[发明专利]一种基于改进樽海鞘群算法的多通道水冷散热器优化方法

说明书

本发明公开了一种基于改进樽海鞘群算法的多通道水冷散热器优化方法，主要是将多通道水冷散热器的散热翅片数目n，冷却液流速v作为待优化的结构参数，将igbt的最高温度T_max，面均温差T_av和冷却液的压力损失ΔP作为优化目标，以标准樽海鞘群算法为基础，通过在更新樽海鞘领导者位置公式的地方引入引力算法，有效地对多通道水冷散热器结构参数进行全局搜索，实现对多通道水冷散热器进行整体优化，大幅度改善多通道水冷散热器的散热性能，并且稳定性高。

技术领域

本发明涉及多通道水冷散热器技术领域，特别涉及一种基于改进樽海鞘算法的多通道水冷散热器优化方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

目前，新能源汽车变流器上均需安装冷却设备来给IGBT模块散热，以保证各相关设备的正常工作。冷却设备多采用水冷式散热器，包括底托、底盖和散热翅片，底托和底盖之间形成封闭腔体，在面板上设置有进水口和出水口，底托上设置有散热翅片，冷却介质从进水口流入，然后在散热翅片形成的通路中穿行后从出水口流出，并将热量带出，实现散热。

针对散热器的散热问题，国内外学者进行了一系列研究，提出了多种有助于散热器散热的结构，如S式，翅柱式，针肋式(PIN-FIN)、平板式等。董伟杰从IGBT的功耗分析入手，对散热器肋片的设计方法进行研究，得出采用波纹肋片比平板肋片更有利于散热的结论。刘桓龙等通过流体分析软件计算散热器在不同工况和不同散热结构条件下的热参数，并将其作为热载荷进行结构热应力与热应变分析，最后综合分析了翅片结构对散热器散热性能、热应力、热应变的影响，为车用电机控制器的散热设计提供了理论参考。国建鸿等采用蒸发冷却的方式来冷却大功率电子器件的方法，不过该方法成本较高，不适于新能源汽车节能减排的指标。揭贵生等用统一量纲的方法从理论上分析了某一种平板式水冷散热器尺寸参数对散热效果的影响，并进行了优化设计，得出小通道尺寸的平板式水冷散热器对解决大热流密度器件的散热更为有效的结论，但是分析的散热板结构过于简单，得出的结果不具有普适性。

上述多目标优化在一定程度上解决了水冷散热器多目标，多变量，多约束的问题，但是仍存在整体效率低、稳定性不高等问题。

发明内容

针对多通道水冷散热器整体散热效率低、稳定性不高的问题，本发明提出一种基于改进的樽海鞘群算法的多通道水冷散热器优化方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于改进樽海鞘群算法的多通道水冷散热器优化方法，包括以下步骤：

S1：计算多通道水冷散热器的初始结构参数；

S2：选取多通道水冷散热器待优化的结构参数；

S3：针对多通道是水冷散热器不变的初始结构参数建立多通道水冷散热器的有限元模型，仿真得到多通道水冷散热器的性能参数；

S4：根据多通道水冷散热器待优化的结构参数和多通道水冷散热器的性能参数，构建样本数据，并将样本数据作为参数向量；

S5：训练样本数据，得到待优化的多通道水冷散热器模型；

S6：根据待优化的多通道水冷散热器模型，以散热器待优化结构参数为优化对象，以igbt的最高温度T_max、面均温差T_av和冷却液的压力损失ΔP为优化目标，对多通道水冷散热器结构参数进行优化，得到最优结构参数。