，本文重点研究和算法对及散热器的有效优化。的排的颗芯片为分析对象建立简化模型，并利用和算法对及散热器进行优化，再将散热器优化结果复制到其它芯片和板上，最后对优化后的整机进行仿真并验证优化效果。简化模型个侧面边界条件为绝热，前后边界为固定流，空气流量为风机最大风量的。基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿。模拟结果与分析对大功率模块热模型进行求解计算，得到芯片温度分布如图所示，由图可知芯片温度分布极不均匀，进风端芯片温度低，出风端芯片温度高，最大温差近，芯片最高芯片功耗相同且两端都采用相同的散热器，冷空气从进口风扇吸进来以后，与第个芯片的散热器进行换热被加热后吹到第个芯片的散热器，又与第个芯片散热器进行换热再次被加热，以此类推，冷空气被逐步加热。图所示为平行于中间板的截面速度分布，由图可知，靠近出口风扇死区附近的芯片散热器周围空气流速较低，热空气在此聚集不能及时排走，会进步造成此处芯片温度偏高，芯片温差加剧，因此应避免在此处布置发热芯片。因此，值大的区域说明热量没有沿着温度梯度的方向流动，通过建立新的传热路基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿芯片散热器的均化设计，下文将对这些不足之处进行优化散热优化分析由前面分析可知，部分芯片处于出口风扇死区附近是造成芯片存在较大温差的原因之，可通过重新排布芯片即将板上最靠近出口风扇的那列芯片移到其他地方来避开死区，本文重点研究和算法对及散热器的有效优化。和优化原理和由和于年提出，其思路是通过综合热通量矢量和温度梯度矢量对传热效率进行判断，并据此进行散热设计优化。如图所示，的芯片堆叠热布局优化现代计算机图所示为散热器优化后的芯片温度的仿真结果，由此图可知，芯片最大温差接近，比优化前降低了近，同时最高芯片温度也降低了以上，说明了优化方案的有效性。将上述散热器优化结果复制到其它芯片，并将芯片对应区域的散热孔由增加到个，重新建立整机模型进行仿真。由图可见，优化后芯片最大温差由之前的约降到约，降低了，同时最大芯片温度亦由之前的约，降到约，降低了约，说明了和分析的有效性。结论基于理论建立了大功率模块热仿真模型，指出芯片存在较大温差的散热瓶颈在于芯片对应的区域和高的散热器基座区域。由于芯片对应的区域存在散热通孔，可以通过增加散热通孔个数或通孔镀层厚度来改善。由于改善翅片较高的散热器基座涉及到散热器设计与重新开模，会带来成本的增加，在这里我们不进行改善。由前面的分析可知，散热器翅片间隙中部换热不充分，可以考虑在此处增加翅片即加密散热片来改善。但是并不是简单地对芯片上的每个散热器翅片进行加密，原因在于方面带来散热器成本的增加另方面翅片加密会带来风阻的增加，可能造成后端风速，在这里我们不进行改善。由前面的分析可知，散热器翅片间隙中部换热不充分，可以考虑在此处增加翅片即加密散热片来改善。但是并不是简单地对芯片上的每个散热器翅片进行加密，原因在于方面带来散热器成本的增加另方面翅片加密会带来风阻的增加，可能造成后端风速降低较多，后端芯片散热反而会恶化，同时也给风扇的选型带来挑战。因此在不更换风扇的前提下，需考虑在合适的芯片上加密散热器，同时也要考虑散热器安装的便利性。综上所述，经过快速仿真及考虑到散热器组装的便利性，得到散热器，基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿低较多，后端芯片散热反而会恶化，同时也给风扇的选型带来挑战。因此在不更换风扇的前提下，需考虑在合适的芯片上加密散热器，同时也要考虑散热器安装的便利性。综上所述，经过快速仿真及考虑到散热器组装的便利性，得到散热器优化结果保持远离芯片的翅片高度较低的散热器不变，将靠近进风口的个翅片较高的散热器更换成翅片较低的散热器，将靠近出风口的个翅片较高的散热器翅片加密，中间个翅片较高的散热器保持不变。即靠近芯片的散热器成前疏后密前低后高的排列组合，以尽可能降低风阻。功率模块热仿真模型控制方程流体流动与传热要受最基本的个物理规律的支配，即质量守恒动量守恒及能量守恒，可以用通用方程形式描述以上规律式中为通用变量，可以代表，等求解变量为广义扩散系数为广义原项。式中各项依次为瞬态项对流项扩散项和源项。大功率模块等电子设备的热分析被视为稳态过程，根据式得到该模块对流换热的通用方程式利用有限体积法对上述控制微分方程在控制容积内进行积分，并引入边界条件，便可得到求解变量的数值解。由前面的分析可知，初始方果复制到其它芯片，并将芯片对应区域的散热孔由增加到个，重新建立整机模型进行仿真。由图可见，优化后芯片最大温差由之前的约降到约，降低了，同时最大芯片温度亦由之前的约，降到约，降低了约，说明了和分析的有效性。结论基于理论建立了大功率模块热仿真模型，指出芯片存在较大温差的主要原因是部分芯片处于风扇死区附件及芯片散热器的均化设计，需进行散热优化。利用和算法对及芯片散热器进行了优化，芯片最大温差由之前的约降到约，降低了约化结果保持远离芯片的翅片高度较低的散热器不变，将靠近进风口的个翅片较高的散热器更换成翅片较低的散热器，将靠近出风口的个翅片较高的散热器翅片加密，中间个翅片较高的散热器保持不变。即靠近芯片的散热器成前疏后密前低后高的排列组合，以尽可能降低风阻。基于此，本文首先建立了大功率模块热仿真模型，对仿真结果进行了分析，指出了初始方案的不足之处。通过和算法对该模块的散热进行了优化，优化后的芯片最大温差降低，芯片最大温度降低，说明了和算法的有效性。陶文銓數值传热学西安西安交通大学出版社，。由前面的分析可知，初始方案的散热瓶颈在于芯片对应的区域和高的散热器基座区域。由于芯片对应的区域存在散热通孔，可以通过增加散热通孔个数或通孔镀层厚度来改善。由于改善翅片较高的散热器基座涉及到散热器设计与重新开模，会带来成本的增，同时最大芯片温度亦由之前的约降到约，降低了约，说明了和方法进行散热优化的有效性。本文所用到的散热分析思路及优化算法亦对类似产品的散热及优化提供了定的参考意义。参考文献杨俊逸，谢家文，何彩英等金融税控收款机热设计和热分析，电子机械工程，罗沛基于模拟退火离散粒子群算法的芯片堆叠热布局优化现代计算机，基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿和优化原理和由和于年提出，其思路是通过综合热通量矢量和温度梯度矢量对传热效率进行判断，并据此进行散热设计优化。如图所示，求解域中点的热通量矢量和温度梯度矢量的夹角为。基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿。图所示为散热器优化后的芯片温度的仿真结果，由此图可知，芯片最大温差接近，比优化前降低了近，同时最高芯片温度也降低了以上，说明了优化方案的有效性。将上述散热器优化度也达到，散热存在风险。图所示为垂直的截面的整体温度分布，由图可知，空气从进口到出口温度存在较大的温度梯度，越接近进口风扇，空气温度越低，越靠近出口风扇，空气温度越高。这是由于每个芯片功耗相同且两端都采用相同的散热器，冷空气从进口风扇吸进来以后，与第个芯片的散热器进行换热被加热后吹到第个芯片的散热器，又与第个芯片散热器进行换热再次被加热，以此类推，冷空气被逐步加热。图所示为平行于中间板的截面速度分布，由图可知，靠近出口风扇死区附近的芯片散热器周，例如使热通量与温度梯度同向，能有效地提升固体传热效率。另方面，文献也论述了和努塞特数的相关性，指出与有很强的相关性，即值大的地方，也较大，而值是直接反映流体流动换热强弱的物理量。换言之，值大，流体流动换热强值小，流体流动换热弱。基于以上说明，本文应用和算法的原则是改善值较大的区域和值较小的流体区域。优化策略本文大功率模块模型十分复杂，如果对整机进行优化分析，则需要大量的计算时间。为节省计算时间，本文以中间板求解域中点的热通量矢量和温度梯度矢量的夹角为。基于日和算法的大功率模块散热分析与优化论文原稿。模拟结果与分析对大功率模块热模型进行求解计算，得到芯片温度分布如图所示，由图可知芯片温度分布极不均匀，进风端芯片温度低，出风端芯片温度高，最大温差近，芯片最高温度也达到，散热存在风险。图所示为垂直的截面的整体温度分布，由图可知，空气从进口到出口温度存在较大的温度梯度，越接近进口风扇，空气温度越低，越靠近出口风扇，空气温度越高。这是由于每，陶文銓數值传热学西安西安交通大学出版社，。综上所述，可知芯片存在较大温差的主要原因是部分芯片处于出口风扇死区附近差的主要原因是部分芯片处于风扇死区附件及芯片散热器的均化设计，需进行散热优化。利用和算法对及芯片散热器进行了优化，芯片最大温差由之前的约降到约，降低了约，同时最大芯片温度亦由之前的约降到约，降低了约，说明了和方法进行散热优化的有效性。本文所用到的散热分析思路及优化算法亦对类似产品的散热及优化提供了定的参考意义。参考文献杨俊逸，谢家文，何彩英等金融税控收款机热设计和热分析，电子机械工程，罗沛基于模拟退火离散粒子群算