CPU吸热盒传热与流动特性研究及其优化.pdf

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1、第38卷第2期华北电力大学学报Vo1．38．No．22011年3月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityMar．，2011CPU吸热盒传热与流动特性研究及其优化吕玉坤，豆中州，徐国涛，赵锴(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：采用试验与Fluent数值模拟方法，研究了CPU吸热盒实型的传热与流动特性并进行了对比；对7种CPU吸热盒模型进行数值模拟和对比分析，获得了最优CPU吸热盒模型。关键词：试验；数值模拟；CPU吸热盒；传热与流动特性；优化中图分类号：TK124文献

2、标识码：A文章编号：1007—2691(2011)02一OO66—04TheoptimizationdesigningandnumericalsimulationofCPUheat．sinkboxLUYu—kun，DOUZhong—zhou，XUGuo—tao，ZHAOKai(SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering，NoAhChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Theheattransferandflowchara

3、cteristicsofCPUHeat·sinkboxwereanalyzedbyusingnumericalsimulationmethod．Thesimulationresultsandexperimentalresultswereanalyzed．SeveraldiferentCPUheat—sinkboxmodelareanalyzedbynumericalsimulationAndtheywerecomparedwiththeoriginalmodel，Sotheoptimumabsorptionboxmodelwerechoo

4、sed．Keywords：experiment；numericalsimulation；CPUheat-sinkbox；heattransferandfluidflow；oftimization计算机CPU发热，用循环泵驱动流体在封闭管道0引言中流动，试验台布置如图1所示。流体流经CPU随着电子技术的不断进步，在CPU运算速度吸热盒3时，与吸热盒发生热交换，将发热体15不断提高的同时，也对其散热问题提出了更高的要求，CPU散热问题逐渐成为制约其发展的瓶颈。CPU被动式散热可分为风冷散热、水冷散热、半导体制冷散热、热管散热和化学制冷散热等四

5、种方式。水冷又称为液冷，工作液为防腐、热导率高的溶液，且不易导电。由于CPU采用水冷散热相对其他散热方式具有散热效率高、高静音、系统简单且造价低等特点，逐渐得到许多电脑DIY爱好者的青睐。但目前其存在的主要问题有：(1)CPU吸热盒的传热和流动特性仍有待进一步提高；(2)循环泵容量与水冷系统不匹配。1．U形管；2．0刻度线；3．CPU吸热盒；4．CPU吸热1CPU吸热盒的试验研究盒进口；5．CPU吸热盒出口；6．导管；7．循环泵；8．孔板流量计；9．散热器；10．刻度尺；11．CPU吸热1．1试验台布置盒进口温度计；12．CPU吸热盒出口

6、温度计；13．电压本试验以通电铜质发热体作为热源模拟台式表；14．电流表；15．铜质发热体；16．滑动变阻器图1试验台布置Fig．1Test·bedlayout收稿日期：2010～08—3O第2期吕玉坤，等：CPU吸热盒传热与流动特性研究及其优化67发出的热量带走，从吸热盒出来的流体进入散热图2表明，当流速增加时，CPU吸热盒内流器9，被散热器冷却的流体又流回到循环泵7，达动损失也随之增加，且增长速度越来越快。而从到给发热体散热的目的。试验在室温为24℃的环图3可以看出当流速增大时，CPU吸热盒与流体境下进行。之间的换热量先增加，当流速增

7、加到0．53m／s1．2试验结果分析后，换热量开始减少，流速继续增加到0．62m／s在室温为24℃时，进行了不同流量下的CPU左右时，换热量又开始增加。吸热盒传热与流动特性试验，其结果如表1所示。表1CPU吸热盒传热和流动特性试验结果2CPU吸热盒实型的数值模拟Tab．1HeattransferandflowcharacteristicstestresultsofCPUheat—abosorbingbox2．1物理模型CPU吸热盒实型(以下简称“实型”)结构如图4所示，其结构参数如表2所示。55mm上层吸热盒出口中层将表1数据用ofig~

8、n6．0进行处理，得到CPU吸动下层热盒流动和传热特性曲线分别如图2和图3所示。吸热盒向进Ui—，麓兰三篇黧l(c)正视图图4CPU吸热盒结构图Fig．4ChartofCPUheat—abso