基本信息
- 项目名称：
- 高热流密度期间的冷却研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 针对大型计算机服务器CPU的热控制所采用的三种热管式翅片散热器进行了热扩散特性实验研究和计算。主要研究了热管不同排布方式的散热器对CPU冷却的效果。包括：三种热扩散板冷却温度的比较、散热器总热阻的计算以及热扩散板面积优化分析等。研究结果认为，热管合理的排布可以有效改善散热器底板材质的热扩散性能，同时散热器底板最佳面积比的优化设计可以明显改善换热效果。
- 详细介绍：
- 本课题对高性能散热器的应用进行研究，包括对不同形式热管排布方式、散热器底板材料、翅片材料对散热效果的影响等，通过实验和计算得到不同散热器的扩散热阻、总热阻及当量导热系数，由此评价散热器的热扩散性能。对CPU芯片发热的不均匀性、温度分布特点和能耗等原因，并找到解决该问题的方法。由于CPU与散热器底板的面积相差很大，热量不能均匀快速的传导到整个散热器底部，影响散热器的散热效果。如何将热量较均匀的传导至散热器底板是需要解决的问题之一。另一个需要解决的问题是，如何提供良好的散热条件使不同结构方式的散热器产生最优的散热效果。本课题将对上述问题进行深入细致的研究。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本课题将以解决高热流密度器件例如CPU的散热问题为目的，对CPU热控制问题，包括对散热能力、新型热结合层材料、热扩散板以及提高散热器风冷散热等方面进行研究。在优化CPU散热结构的同时，采用新的冷却技术方法进行热控制，为高性能热管式翅片散热器在大型计算机服务器的应用提供可靠的实验依据。
科学性、先进性及独特之处
- 1.对大型计算机CPU的散热冷却技术进行研究，通过实验优化热扩散板面积，找到扩散板与热源的最佳面积比。 2. 不同热管排布方式的散热效果。
应用价值和现实意义
- 在优化CPU散热结构的同时，采用新的冷却技术方法进行热控制，为高性能热管式翅片散热器在大型计算机服务器的应用提供可靠的实验依据。
学术论文摘要
- 针对大型计算机服务器CPU的热控制，对三种不同热管排布方式进行了热扩散特性实验研究和计算。其中包括：CPU热扩散板冷却温度的比较、散热器总热阻的计算分析以及热扩散板与散热器底板的最优面积比等。实验研究表明：采用非对称U型和“工”型热管散热器，在最大热流密度为74.3W/cm² 时可以保证芯片正常工作；热管合理的排布以及设计热扩散板与热管散热器底板的最佳面积比可以有效改善散热器 底板材质的导热性能。研究结果对于大型计算机服务器芯片的热控制提供科学的理论依据。
获奖情况
- “高性能热管散热器的实验研究与数值模拟”该论文发表在专业核心期刊“工程热物理学报”2010年第7期刊登（定为3印刷页）
鉴定结果
- 校级二等奖
参考文献
- [1] Viswannath R，Nair R，Wakharkar V，et al. Emerging directions for packaging technologies. Intel Technology Journal，2002（6）:61~74 [2] 李腾，刘静.芯片冷却技术的最新研究进展及其评价[J]. 制冷学报,2004,25(3):22～32 Li Teng，Liu Jing. Latest Research Advancement and Assessment of Chip Cooling Techniques. Refrigeration Journal, 2004,25(3): 22～32 [3] 刘思光，赵会霞，马国远等. 计算机中央处理器液体自循环散热器的试验研究[J]. 制冷与空调，2005，5（5）:85～88 Liu Si-guang,Zhao Hui-xia,Ma Guo-yuan,et al. Experimental Study on Liquid Self-circulaation Radiator for Central Processing unit. Refrigeration and Air Conditioning, 2005,5(5):85～88
同类课题研究水平概述
- 国外一些科研机构很早就着手热管散热器的研发工作,在纯铜或纯铝散热器内嵌入热管的形式结构,在理论研究方面,霍华德研究了布置有热管的半导体基板冷却系统.同年,日本的Furukawa电子公司推出了直径3mm的圆形热管,依赖于散热器的底面积和底座厚度,平板热管比固体铜板可以有更低或更高的热阻.国内已经也有RM系列自然模块热管散热器,RK系列强制风冷模块散热器,并且发布了一些相应的行业标准,但国内热管在电子电器设备中的应用主要集中在大功率电气设备的散热冷却方面,在微电子设备中的应用仍十分薄弱. 理论和实验研究均表明热管散热器具有非常好的传热性能,尤其是大型CPU芯片的散热冷却方面有着不可替代的优势.
