离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

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王刚, 谢志辉, 范旭东, 陈林根, 孙丰瑞. 2017: 离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较, 物理学报, 66(20): 146-155. doi: 10.7498/aps.66.204401
引用本文: 王刚, 谢志辉, 范旭东, 陈林根, 孙丰瑞. 2017: 离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较, 物理学报, 66(20): 146-155. doi: 10.7498/aps.66.204401
Wang Gang, Xie Zhi-Hui, Fan Xu-Dong, Chen Lin-Gen, Sun Feng-Rui. 2017: Comparative studies on constructal optimizations of discrete heat generation components based on entransy dissipation minimization and maximum temperature minimization, Acta Physica Sinica, 66(20): 146-155. doi: 10.7498/aps.66.204401
Citation: Wang Gang, Xie Zhi-Hui, Fan Xu-Dong, Chen Lin-Gen, Sun Feng-Rui. 2017: Comparative studies on constructal optimizations of discrete heat generation components based on entransy dissipation minimization and maximum temperature minimization, Acta Physica Sinica, 66(20): 146-155. doi: 10.7498/aps.66.204401

离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

Comparative studies on constructal optimizations of discrete heat generation components based on entransy dissipation minimization and maximum temperature minimization

  • 摘要: 建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于火积耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在总发热功率一定的条件下,以器件最高温度和当量热阻为性能指标进行热设计,均存在最优热源强度分布使得散热性能最优.当各热源强度相同且热源热导率小于基座热导率时,提高热源热导率可明显改善散热性能;将热源热导率沿流动方向从低到高布置可降低器件最高温度,而将热源热导率均匀布置可使当量热阻最小.所得结果可为实际热设计中不同材质和不同发热率的电子器件最优布置提供理论支撑.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-10-30

离散发热器件基于火积耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

  • 海军工程大学热科学与动力工程研究室, 武汉 430033;海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室, 武汉 430033;海军工程大学动力工程学院, 武汉 430033

摘要: 建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于火积耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在总发热功率一定的条件下,以器件最高温度和当量热阻为性能指标进行热设计,均存在最优热源强度分布使得散热性能最优.当各热源强度相同且热源热导率小于基座热导率时,提高热源热导率可明显改善散热性能;将热源热导率沿流动方向从低到高布置可降低器件最高温度,而将热源热导率均匀布置可使当量热阻最小.所得结果可为实际热设计中不同材质和不同发热率的电子器件最优布置提供理论支撑.

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