畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）-1-目錄1緒論.11.1概述.21.2CPU散熱技術(shù)簡介.21.2.1空氣對流換熱散熱器.21.2.2液體冷卻式熱散熱器.31.2.3相變循環(huán)系統(tǒng)散熱器.41.2.4新型技術(shù)散熱器.51.3本論文研究的內(nèi)容.62射流式風(fēng)冷散熱器.72.1射流式風(fēng)冷散熱器的結(jié)構(gòu).72.2射流式風(fēng)冷散熱器的工作原理.72.3射流式風(fēng)冷散熱器的影響因素.83模擬計(jì)算及后處理軟件介紹.123.1模擬計(jì)算軟件介紹.123.1.1常規(guī)CFD軟件.133.1.2本文所用模擬軟件.143.2后處理軟件介紹.163.3軟件的綜合應(yīng)用.174計(jì)算結(jié)果處理.184.1建立模型.184.1.1散熱器實(shí)際模型.184.1.2散熱器理論模型.184.2計(jì)算結(jié)果.194.2.1翅片溫度隨進(jìn)風(fēng)位置的變化.194.2.2特殊溫度點(diǎn)以及分析.214.3結(jié)論.225結(jié)論與展望.23致謝.23參考文獻(xiàn).24畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）-2-1緒論1.1概述眾所周知電腦的核心元件是CPU，它能否正常工作至關(guān)重要，而保護(hù)它正常工作的部件之一有散熱器的責(zé)任，隨著電腦技術(shù)的飛速發(fā)展隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，電腦已成為人們重要的學(xué)習(xí)，生活和工怍的工具之一，是人們忠實(shí)的助手近年來電腦內(nèi)部越來越棘手的散熱問題已成為倍受關(guān)注的焦點(diǎn)。散熱問題的解決，除了必要的散熱環(huán)境外，最終要落實(shí)到散熱器上，散熱器的發(fā)展對于CPU的發(fā)展已起著舉足輕重的作用。為了提高運(yùn)算性能，CPU單位面積內(nèi)集成的晶體管數(shù)量不斷增長，導(dǎo)致總的能量消耗以及因此而轉(zhuǎn)換的熱量直線上升。目前CPU芯片的發(fā)熱量已猛增到每平厘米70W-80W，透過散熱器基板傳導(dǎo)的熱流密度已高達(dá)10w/m2-105w/m2量級1，而且其體積越來越小，頻率和集成度卻大幅度提高，高熱流密度的產(chǎn)生使芯片冷卻問題越來越突出。目前Intel公司生產(chǎn)的臺(tái)式機(jī)酷睿系列CPU其最大發(fā)熱量達(dá)130W。2000年美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì),到2011年高性能微處理器芯片功耗將高達(dá)177W。高溫會(huì)對芯片的性能產(chǎn)生極其有害的影響，芯片溫度每升高1其運(yùn)行可靠性降低3.8%，而芯片溫度每下降10%其壽命增加50%。研究表明電子設(shè)備失效有55是由于過熱引起2。因此作為CPU冷卻的主要器件散熱器也得到了顯著關(guān)注3-4。及時(shí)有效地傳出芯片發(fā)出的熱量，使芯片在規(guī)定的溫度極限內(nèi)工作，這對計(jì)算機(jī)的發(fā)展極為重要。1.2CPU散熱技術(shù)簡介目前CPU散熱器按冷卻技術(shù)分主要有3類：空氣對流換熱(被動(dòng)、半主動(dòng)、主動(dòng))，液體冷卻換熱(水、油和氮?dú)饫鋮s)和相變循環(huán)系統(tǒng)(熱管)。1.2.1空氣對流換熱散熱器空氣對流換熱散熱方式中風(fēng)冷散熱是最常見的散熱方式，相比較而言，也是較廉價(jià)的方式。風(fēng)冷散熱從實(shí)質(zhì)上講就是使用風(fēng)扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價(jià)格相對較低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但對環(huán)境依賴比較高，例如氣溫升高以及超頻時(shí)其散熱性能就會(huì)大受影響。主動(dòng)式散熱是通過散熱片將CPU產(chǎn)生的熱量自然散發(fā)到空氣中,因?yàn)槭亲援厴I(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）-3-然散發(fā)熱量，效果不是很好，其散熱的效果與散熱片大小成正比。面積越大散熱效果越好。這種散熱方式的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單且安全,不需額外耗電，而且不用擔(dān)心有風(fēng)扇壞掉的危險(xiǎn)。但散熱效果不理想,對較大功率的CPU散熱需要要很大的散熱面積才能達(dá)到散熱效果,在有效空間的計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)很不現(xiàn)實(shí)，因此這種散熱方式主要用于產(chǎn)熱量不嚴(yán)重的電子元件的散熱。隨著電子元器件的功耗加大,出現(xiàn)了靠機(jī)箱風(fēng)扇帶走熱量的半主動(dòng)型散熱器。被動(dòng)式散熱是利用風(fēng)扇等散熱設(shè)備將散熱片上的熱強(qiáng)制性帶走,這種散熱方式的優(yōu)點(diǎn)是散熱效率高,而且設(shè)備體積小,是目前給CPU散熱的主要方式。在被動(dòng)式散熱方式中,根據(jù)其散熱介質(zhì)的不同,又可分為風(fēng)冷散熱、水冷散熱、半導(dǎo)體制冷散熱、熱導(dǎo)管散熱和化學(xué)制冷散熱等四種方式。其中風(fēng)冷散熱方式又分為平掠式和射流式兩種。平掠式-氣流平行于散熱器表面流過，平行送風(fēng)溫度分布不對稱，流場以層流為主，因此散熱效果欠佳。射流式-氣流垂直沖擊散熱器表面，垂直送風(fēng)時(shí)溫度分布是左右對稱，在流場中造成很大的擾動(dòng)，在散熱器表面形成廣泛的紊流區(qū)，散熱效果好。風(fēng)冷散熱發(fā)展比較早，能滿足一般CPU的散熱要求。圖1-1風(fēng)冷散熱器機(jī)構(gòu)圖1.2.2液體冷卻式熱散熱器液冷散熱(強(qiáng)制間接液冷)是通過液體在泵的帶動(dòng)下強(qiáng)制循環(huán)帶走散熱器的熱量，與風(fēng)冷相比，具有安靜、降溫穩(wěn)定、對環(huán)境依賴小等等優(yōu)點(diǎn)。液冷的價(jià)格相對較高，而且安裝也相對麻煩一些。同時(shí)安裝時(shí)盡量按照說明書指導(dǎo)的方法安裝才能獲得最佳的散熱效果。出于成本及易用性的考慮，液冷散熱通常采用水做為導(dǎo)熱液體，因此液冷散熱器也常常被稱為水冷散熱器。畢業(yè)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)）-4-圖1-2液冷散熱器機(jī)構(gòu)圖1.2.3相變循環(huán)系統(tǒng)散熱器常見的相變冷卻散熱器有熱管裝置，它是一種高效傳熱元件，充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。圖1-3導(dǎo)熱管熱器機(jī)構(gòu)圖目前出現(xiàn)了一種較新型的相變冷卻方式，即化學(xué)制冷，它使用一些超低溫化學(xué)物質(zhì)，利用它們在融化的時(shí)候