一种多角度翅片散热器

技术领域

本发明涉及翅片散热器技术领域，具体为一种多角度翅片散热器。

背景技术

随着工业、航空航天、电子芯片等领域的快速发展，对高效的换热功能需求越来越高，温度过高和温度分布不均匀会加速器件的损坏，影响设备的正常运转，因此，高效的散热对于提高设备的运行性能和经济效益尤为重要。

分段翅片可以破坏边界层生长，提高散热器流道中的紊流强度，目前大多数散热器性能影响分析仅从翅片的结构参数(分段数、翅片厚度、翅片高度、分段翅片间距等)出发，虽然能够获得较佳性能的分段翅片结构，但存在一定局限性。

发明内容

本发明的目的是为了降低翅片散热器的峰值温度和提升温度分布均匀性公开了一种多角度分段翅片散热器。

本发明采用的技术手段如下：

一种多角度分段翅片散热器，包括入口、散热器基板、多角度分段翅片、沉头螺栓和出口。

所述的散热器基板上的一侧设有入口，对应侧设有出口，形成方形气流腔，偶数个多角度分段翅片通过沉头螺栓固定在散热器基板上，位于方形气流腔内部。多角度分段翅片的中心沿X轴Y轴分别整齐排列；

流体从流道入口进入，流经多角度分段翅片，从流道出口流出。

通过多角度分段翅片破坏热边界层，强化散热器性能。并通过改变分段翅片的角度改善流体的流动，降低峰值温度和提升温度均匀性。

所述多角度分段翅片布置在散热器基板之上，起到破坏边界层和改善流体分布的作用。每个多角度分段翅片中心打上螺纹孔，并与沉头螺栓组合，每个多角度分段翅片能够绕各自中心轴旋转，旋转到合适角度即可固定翅片位置。

所述多角度分段翅片的分段翅片的角度是通过线性规划方法优化获得，可以根据不同的优化目标，使用线性规划方法获得最优的翅片角度。

第一步：以每组翅片角度θ

s.t lb≤θ

其中lb＝0°，ub＝180°。竖直翅片角度为0°。

第二步：在恒定热流条件下，以散热器基板温度均方差最小为优化目标。运用线性规划方法即可得到散热器分段翅片角度。

所述的一种多角度分段翅片散热器将全部多角度分段翅片划分为多个区域。相邻位置的4个多角度分段翅片为一个区域，区域内的翅片角度共用一个设计变量，减少设计变量的个数。

所述分段翅片区域之内的多角度分段翅片具有相同的角度，区域之间的分段翅片具有不同的角度。

与现有技术相比，存在以下有益效果：

本发明通过多角度分段翅片强化了换热器性能：一是通过分段翅片破坏热边界层，使得流固边界处的流体温度降低，增强换热性能；二是通过布置不同角度的分段翅片改善流体的流动与分布，进一步增强换热性能和温度均匀性。

附图说明

图1为本发明中多角度分段翅片散热器变角度前的整体结构示意图；

图2为本发明中分段翅片绕中心轴旋转改变角度的结构示意图；

图3(a)为本发明中通螺纹孔的分段翅片正视图；

图3(b)为本发明中通螺纹孔的分段翅片侧视图；

图3(c)为本发明中通螺纹孔的分段翅片沉头螺栓结构示意图；

图4为本发明翅片角度优化前后的散热器翅片布置与基板温度云图对比图；

图5为本发明中多角度分段翅片区域划分图。

图中标记说明1-散热器基板，2-散热器流道，3-多角度分段翅片，4-流道入口，5-流道出口，6-沉头螺栓。

具体实施方式

为使本技术领域人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚完整地描述。

如图1所示，一种多角度分段翅片散热器，包括散热器基板1、散热器流道2、分段翅片3、入口4、出口5和沉头螺栓6。

多角度分段翅片3具有三个作用：一是通过分段翅片破坏热边界层，使得流固边界处的流体温度降低，增强换热性能；二是每个翅片能够围绕该翅片中心轴进行旋转，从而自由地调节每个翅片的角度；三是通过布置不同角度的分段翅片改善流体的流动与分布，进一步增强换热性能和温度均匀性。

本实施例中，散热器流道入口4与出口5均为0.4mm×1mm的矩形，分段翅片共有36个，单个翅片尺寸为长1.167mm，宽0.2mm

本实施例中，流体从流道入口4流入，流经分段翅片3，在流道内增加了流动混乱程度，提升了散热性能，带走更多热量，流体自身温度升高，从流道出口5流出。

如图2所示，一种多角度分段翅片散热器，每一个分段翅片打有螺纹孔，并与配合件沉头螺栓6结合，分段翅片可绕各自中心轴旋转，从而改变每个分段翅片的角度，选定合适角度，拧紧沉头螺栓6即可固定分段翅片位置。当需要改变分段翅片角度时，可拧松沉头螺栓6调整分段翅片角度，再次固定即可。

如图3所示，本实施例中，每个分段翅片皆打有φ0.12mm螺纹孔，并选用配合件沉头螺栓与螺纹孔结合，以便调整分段翅片角度，并在选定角度后固定分段翅片位置。

如图5所示，本实施例中，将36个分段翅片划分为9个区域。所述分段翅片，4个相邻位置的翅片角度共用一个设计变量，减少设计变量的个数。所述分段翅片区域之内的分段翅片具有相同的角度，区域之间的分段翅片具有不同的角度。

本实施例中，区域之间的分段翅片具有不同的角度。分段翅片的角度是通过线性规划方法优化获得。

第一步：以每组翅片角度θ

s.t lb≤θ

其中lb＝0°，ub＝180°。竖直翅片角度为0°。

第二步：在恒定热流条件下，以散热器基板温度均方差最小为优化目标。运用线性规划方法即可得到散热器分段翅片角度。得到散热器分段翅片各区域的角度θ＝[120°；140°；21°；148°；115°；87°；92°；131°；73°]，如图5所示。

如图4所示，未进行翅片角度优化前，散热器基板峰值温度为373.93K，基板温度分布不均，左下区域为高温区；恒热流条件下，运用线性规划方法，以基板温度均方差最小为优化目标，得到分段翅片最佳角度，散热器基板峰值温度为340.14K，基板温度分布均匀，基板峰值温度减少33.79K，因此，对散热器翅片角度进行优化，能够有效提升散热器散热效果。