本文主要探讨了两种不同结构的CPU散热器——整体平直翅片和分段开缝平直翅片在不同加热功率和风速条件下的换热特性,并通过数值模拟的方法进行了深入研究。这项工作是由西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室的研究团队进行的。
研究指出,对流换热表面的传热系数和热阻主要取决于风速,而与加热功率的关系相对较小。这意味着,提高风扇的转速(即增加风速)能更有效地增强散热效果,而不是单纯地增加CPU的功率输入。这一发现对于优化散热器的设计和调整系统冷却策略具有重要意义。
研究人员采用了商业软件FLUENT 6.0进行计算,该软件是流体动力学领域广泛应用的工具,能够精确模拟流体流动和热传递过程。计算结果与实验数据的趋势一致,证实了数值模拟方法在CPU散热器研究中的可靠性,可以作为实验研究的有效补充。
在低风速下,无论是哪种类型的散热器,加热功率对散热器压降的影响都不大。这意味着在某些低功耗应用中,可能不需要过于复杂的散热解决方案,或者可以通过优化风扇控制策略来节省能源。
此外,文章强调了随着计算机技术的进步,CPU的发热量急剧增加,对散热解决方案提出了更高的要求。当前,CPU芯片的发热量已经达到了70W至80W,导致热流密度高达10W/m²至100W/m²,这对散热器的设计提出了严峻挑战。
通过数值模拟,可以更深入地理解CPU散热器的工作原理,有助于分析换热过程,并为电子设备的改进和设计提供依据。这些研究成果不仅适用于CPU散热器,也对其他高热流密度电子设备的散热问题有参考价值。
这项研究揭示了CPU散热器设计的关键因素,强调了风速在散热效率中的核心作用,并提供了利用数值模拟优化散热方案的方法。这对于未来电子设备的热管理设计具有重要的指导意义。