【摘 要】
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在电子设备中,控制电子元件的工作温度是维持其可靠运行的关键之一。对电子元件集成模块优化布局是降低电子设备温度的一种实用方法。本文提出一种融合模拟退火的离散粒子群
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在电子设备中,控制电子元件的工作温度是维持其可靠运行的关键之一。对电子元件集成模块优化布局是降低电子设备温度的一种实用方法。本文提出一种融合模拟退火的离散粒子群优化算法,并把该算法应用于印制电路板(PCB)电子元件的散热布局优化,成功实现了通过改变元件的布局来降低整个PCB板上电子元件最高温度,为电子设备散热提供一种新的参考方法。 本文首先分析了热量传递的基本方式和PCB上电子元件热量交换的过程,讨论了三种求解二维稳态温度场的方法,为建立散热分布的数学模型提供了理论基础。 其次建立了电子元件规则排列和不规则排列条件下的稳态温度场的数学模型,并把这两种模型应用到实例中,通过MATLAB求解实例。为了验证模型的正确性以及观察优化前后温度场分布,本文使用有限元热分析软件ANSYS对两个实例进行模拟仿真,并对两个模型仿真得到的结果和模型求解的结果进行了对比,温度分布趋势相同,且最高温度、最低温度和平均温度的绝对差在允许的范围内,表明模型是正确的。 然后本文建立了融合模拟退火的离散粒子群算法。在粒子群算法的基础上,对离散粒子群算法进行了定义和研究。把算法的参数固定在一定的范围内,并利用模拟退火算法对粒子群算法的控制参数进行了优化,然后把选取后的参数用在离散粒子群算法中去求解温度场。 最后实现了融合模拟退火的离散粒子群算法对两个模型的优化布局。优化后模型求解的温度和优化前模型求解的温度比较,模型一的平均温度下降了3.8664%,模型二的平均温度下降了7.3617%,证明了此优化方法能成功的降低温度。利用ANSYS对两个模型进行温度和热应力的仿真分析,得到优化前后的温度场和热应力场的分布云图,通过对比分析发现优化后两个模型的温度和热应力分布都比优化前的分布更加均匀,且最高温度和最大热应力都明显地降低,证明了算法的有效性。
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