[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

说明书

本发明公开一种针对液冷散热器的S型流道布局优化设计方法，确定集成电路板的参数；对集成电路板分区并给定各区域热交换系数取值范围；建立热交换系数计算模型并求解；确定液冷散热器的冷板参数；确定S型流道的基本布局及相应流道长度；构造S型流道的几何函数；建立S型流道布局优化模型并求解；对流道几何函数微调后输出最优布局方案。本发明能够根据待散热集成电路板参数，计算电路板散热面各区域所需的最优热交换系数，设计出与之相应的S型流道布局，从而达到同等流道长度下的最优散热效果。与现有技术相比，本发明具有高效、易用的特点。

技术领域

本发明属于电子设备结构设计领域，具体涉及一种针对液冷散热器的S流道布局优化设计方法。

背景技术

随着电子设备器件集成度和功耗密度日趋提升，散热设计成为电子设备结构设计中非常重要的环节，且面临越来越大的挑战。液冷散热器因其冷却效率高，已被电子设备散热设计所广泛采用；实践证明，对于高功耗密度的电子设备，液冷散热较强迫风冷散热具有更好效果。针对液冷散热器，现已发展出各种形式的流道，其中S型流道因其结构简单、性能可靠，已经成为最常见的流道形式之一。

传统流道布局设计主要依靠工程经验，由于缺乏必要的理论依据，难以实现最优设计；当面临集成电路板功耗密度高、功耗器件分布不均匀、热设计要求高等复杂情况时，传统方法常常难以满足设计要求。较为先进的设计方法是将数值仿真技术与优化理论有机结合，通过构建基于数值仿真的优化模型以搜索流道最优布局方案。然而，此类方法的研究尚处于初步阶段，仍存在一系列技术难点亟需解决。首先，由于优化模型中的目标函数或约束基于数值仿真技术，优化过程反复调用耗时仿真模型可能导致严重的效率问题和收敛保障；其次，此类方法需要基于优化理论构建数学模型，在工程实现上颇具难度，对于一般技术人员难以适用。

因此，针对液冷散热器开发高效且易于实施的S型流道布局优化设计方法，对于复杂情况下的电子设备散热设计具有非常重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对液冷散热器的S型流道布局优化设计方法，该方法根据待散热集成电路板参数，计算电路板散热面各区域所需的最优热交换系数，设计出与之相应的S型流道布局，从而达到同等流道长度下的最优散热效果。

本发明是通过下述技术方案来实现的：

一种针对液冷散热器的S型流道布局优化设计方法，该方法包括以下步骤：

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；

3）建立热交换系数计算模型并求解；

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；

7）建立S型流道布局优化模型并求解；

8）对流道几何函数微调后输出最优布局方案。

进一步地，所述步骤1）中集成电路板的参数包括：电路板及各功率器件的结构尺寸、位置坐标、材料、发热功率。

进一步地，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)；根据已有信息及经验，确定C的取值范围：