自然對(duì)流條件下圓柱體熱源構(gòu)形研究?

張喬斌 謝志輝 范旭東 林道光，3 馮輝君

（1.海軍工程大學(xué)艦船與海洋學(xué)院 武漢 430033）（2.海軍工程大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院 武漢 430033）（3.湖南人文科技學(xué)院能源與機(jī)電工程學(xué)院 婁底 417000）

1 引言

隨著電子元器件高度集成化、微型化發(fā)展，單位體積中的產(chǎn)熱率越來越高，電子元器件的散熱問題已成為亟待解決的難題［1～2］。自然對(duì)流散熱方式具有靜音、安全、節(jié)能等特點(diǎn)，受到廣泛的重視和應(yīng)用。Mukhopadhyay［3］建立了兩個(gè)離散熱源從底部加熱腔體時(shí)的二維層流自然對(duì)流模型，分析了當(dāng)熱源等長度和等強(qiáng)度時(shí)熱源位置對(duì)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和熵產(chǎn)的影響，并研究了熱源長度和強(qiáng)度比的影響。尹輝斌等［4］研究了層流自然對(duì)流條件下芯片及石蠟/膨脹石墨復(fù)合材料在脈沖功率條件下的溫度響應(yīng)以及發(fā)熱功率的不同對(duì)溫度變化的影響。蘇長智和閩劍青［5］對(duì)比研究了底部有兩離散熱源的矩形腔內(nèi)分別設(shè)置頂部冷卻和側(cè)面冷卻方式的自然對(duì)流換熱情況。

自構(gòu)形理論［6～14］提出以來，熱源構(gòu)形優(yōu)化就是電子器件散熱問題研究的重要內(nèi)容。Bejan等［15］和Stanescu等［16］基于熱流密度和換熱系數(shù)最大化，開展了自然對(duì)流條件下圓柱熱源間距的構(gòu)形優(yōu)化。Fowler等［17］優(yōu)化了交錯(cuò)分布的板式熱源間距。龔舒文等［18～20］開展了對(duì)流換熱條件下截面不變和截面改變時(shí)圓柱體熱源的構(gòu)形優(yōu)化。王剛等［21］研究了熱源強(qiáng)度、材料導(dǎo)熱系數(shù)等因素對(duì)器件最高溫度、平均Nu數(shù)等參數(shù)的影響。謝志輝等［22～24］開展了圓柱體離散熱源在對(duì)流冷卻方式下的構(gòu)形優(yōu)化。……