CPU散热片的设计及模拟
随着计算机技术的发展，中央处理器（CPU）的运算速度提高，体积越来越小，芯片的发热量猛增到70W-80W，电子设备的失效55％是由于过热引起。因此，对CPU的主要冷却器件散热片的研究有着重要意义。选择具有成本低、密度小、热导率大等特点的铸造铝合金ZL106作为散热片材料。散热片的散热性能与散热片的结构尺寸及铸件有无缺陷密切相关，首先对散热片的结构尺寸进行理论计算及模拟，优化出最佳结构尺寸；然后进行铸造工艺设计、模拟，优化铸造工艺方案；并进行工装设计，生产试验。具体内容如下：
根据皮托管原理测量水位差，计算风速、雷诺数、边界层厚度；通过散热器的总散热效率与总散热量设计出等截面直肋散热片的结构。并运用CFD软件Fluent，对不同结构尺寸散热片的温度场进行数值模拟，优化出的结果与理论计算相一致：散热片的肋高为30mm，肋厚为4mm，肋间距为5mm时，散热片散热性能最好。
散热片铸件若产生“缩孔、疏松、夹渣”等铸造缺陷，导致散热性能降低。对已优化的散热片进行铸造工艺设计，计算浇冒系统。以铸造模拟软件ProCAST为工具，通过模拟散热片砂型铸造充型及凝固过程，达到优化铸造工艺、消除铸造缺陷、保证散热片的散热性、提高成品率、缩短产品开发周期、降低成本目的。最终确定了铸造最佳工艺参数为：静压头60mm，4个直径为22mm的冒口，浇注时间为3s，浇注温度为740℃。
对已优化铸造工艺的散热片进行工装设计并进行生产试验，经过反复试验，最终采用真空负压铸造方法生产出了合格的散热片铸件，通过金相分析验证了散热片组织致密无任何缺陷，满足散热片散热的要求。
- 作者：
- 胡艳
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 中图分类号：
- TP332；TN405.94
- 关键词：
- CPU散热片；中央处理器；铸造铝合金；散热性能；皮托管原理
- radiator；aluminum alloy；design；numerical simulation；test