基于ANSYS Workbench的梯形散热器形状优化设计 - 图文

图5网格划分方法为六面体占优

图6 网格划分结果

3）施加载荷以及约束

相对高温的气体从散热管中流过，由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收管内气体散出的热量而升温，所以散热器是一个热交换器。散热管内流过的高温气体温度为50℃，其内表面对流换热系数为12.5W/(m2·℃)。散热器外壁环境温度为25℃，对流换热系数为8.5 W/(m2·℃)。添加功率heat flow为500W。载荷施加如图7、图8和图9所示。

图6 内表面对流载荷施加

图7 外表面对流载荷施加

图8 内表面热流功率

4）求解

进入求解器，选择Temperature，Total Heat Flux和Reaction Probe进行求解。图9是初始形状下散热器温度分布图，从图中可以看出温度在散热片上的散热效果比较均匀。 图10是初始形状下散热器的热流率分布图，从图中可以看出热流率在散热片端面的分布相对于高流率部分偏低，起不到有效的散热效果。

图9 温度分布图

图10 热流率分布图

3 散热器优化设计

1）设计目标参数

选择散热器的质量和散热量的最大值为目标参数，如图11和图12所示。

图11 设定散热器质量为目标参数

图12 设定散热量的最大值为目标参数

2）参数敏感度分析

从工具箱Design Exploration中加载Six Sigma Optimization模块，进入DOE对试验和样本类型进行设置，如图13所示。对响应曲面更新后得到敏感度分析图表如图14所示。从图中可以看出，散热片的高度对散热器的热流率影响最大，而散热片的梯形截面上下底宽度对其影响几乎为0。进入六西格玛分析进行更新，样本类型为LHS，样本点100，如图15所示。

图13 DOE设置