[发明专利]一种针对液冷散热器的S型流道布局优化设计方法

权利要求书

1.一种针对液冷散热器的S型流道布局优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）确定集成电路板的参数；

2）对集成电路板分区并给定各区域热交换系数取值范围；

所述步骤2）中对集成电路板分区是指：将集成电路板与液冷散热器接触的散热面划分为n个等面积区域；各个区域的热交换系数可写成一向量C=(C₁,C₂,…,C_n)；并根据已有信息及经验，确定C的取值范围：C_i∈[C^L,C^U],i=1,2,…,n，；

3）建立热交换系数计算模型并求解；

所述热交换系数计算模型为一优化问题，包括：系数设计变量、散热目标函数和系数取值约束；系数设计变量为热交换系数向量C，系数取值约束为C的取值范围；散热目标函数T(C)基于有限元模型得到，即对C设置某一特定值并结合步骤1）中集成电路板的参数仿真得到的集成电路板上最高温度值，热交换系数计算模型可写成一标准优化问题：

min_CT(C)

s.t. C^L≤C_i≤C^U, i=1,2,…,n

对上式求解得到最优解C^*；对C^*进行归一化处理，即P_i^*= C_i^*/∑C_i , i=1,2,…,n；

4）确定液冷散热器的冷板参数；

5）确定S型流道的基本布局及相应流道长度；

6）构造S型流道的几何函数；

所述步骤6）中S型流道的几何函数为一基于三角函数的分段函数，可写成：

Y = 0.5×W_D×cos(ω_i×(X - (i-1)×L_D/n)), (i-1)×L_D/n＜X＜i×L_D/n, i=1,2,…,n；

其中，ω_i为布局设计变量；

对几何函数进行曲线积分，可分别得到所述步骤2）中各区域中的流道长度L_i, i=1,2,…,n；对L_i进行归一化处理，即P_i= L_i*/∑L_i ,i=1,2,…,n；

7）建立S型流道布局优化模型并求解；

所述步骤7）中S型流道布局优化模型包括：布局设计变量、布局约束和布局目标函数；布局设计变量为ω_i=(ω₁,ω₂,…,ω_n)；存在2个布局约束，约束1为流道总长等于采用基本布局时的流道长度约束：∑L_i =L₀，L_i表示所述n个等面积区域中第i个区域的流道长度，L₀表示所述均匀排布的S型流道长度；约束2为ω_i的取值约束：ω^L≤ω_i≤ω^U , i= 1,2,…,n；布局目标函数为f=‖P_i-P_i^*‖, i=1,2,…,n，表示各段流道长度比与相应区域热交换系数比之间的差异；S型流道布局优化模型可写成一标准优化问题：

min_ωf =‖P_i(ω)-P_i*‖

s.t. ∑L_i(ω_i) =L₀

ω^L≤ω_i≤ω^U , i=1,2,…,n

求解上式得到最优解ω^*，即流道最优几何函数：

Y = 0.5×W_D×cos(ω_i^*×(X - (i-1)×L_D/n)), (i-1)×L_D/n＜X＜i×L_D/n, i=1,2,…,n；

8）对流道几何函数微调后输出最优布局方案。