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随着电子设备日益小型化及功率密度的增加,对其散热性能的要求越来越高。水冷散热是解决功率组件散热的一种良好的方法,为此,水冷散热器的散热性能越来越受到了人们的关注。本文结合实际需要,对某功率组件水冷散热器进行优化设计,其研究方法和研究结果具有一定的实际指导意义。主要研究内容及结论如下: (1)应用仿真分析的方法,得到了流体介质种类、空气对流系数、流体流速、水冷散热器结构尺寸等对水冷散热器散热性能影响曲线。通过仿真分析结果验证了水冷散热器满足性能要求,并且得出相关分析结论:水冷散热器在流速一定的范围内,流体入口流速越大,流体出口温度就越高。随着入口流速的逐渐增大,流体流出散热器的温度变化率趋向平缓。在肋片高度和流速一定的前提下,随着肋片间距的增大,出口温度也随着增加,但是温度的变化率趋向平缓。在肋片数量一定的前提下,随着肋片厚度的增加,出口温度也随着增加。 (2)通过正交试验,应用极差分析的方法得到水冷散热器出口温度的影响因素大小依次为:流速>肋片数量>肋片厚度;各因素对水冷散热器入口压力的影响大小依次为:流速>肋片厚度>肋片数量。并且应用最小二乘法拟合了合理的关系模型曲线。 (3)应用TOPSIS决策方法对水冷散热器进行决策优化。首先应用Pareto遗传算法对水冷散热器出口温度和出入口压力差进行多目标优化,得到21组Pareto前沿面最优解集。当以水冷散热器出口温度为主要考虑目标时,可以考虑出口温度较低的集(如组号为1的解),当以入口压力为主要考虑目标时,可以考虑入口压力较小的集(如组号为3的解);其次提取水冷散热器出口温度和出入口压力差两个属性的决策矩阵,对其属性无量纲化处理,应用熵值法确定权重的大小,编写TOPSIS决策方法程序;最后得到P=2的最理想解,即21组Pareto前沿面最优解中第二组解为最理想解,与水冷散热器设计的初始值相比,在流体出口温度方面,决策后的理想解数值减小了1.19℃,TOPSIS决策后出口温度降低了原来的3.55%;在流体入口方面,决策后的理想解数值减小了0.04pa,TOPSIS决策后的流体入口压力比为原来的降低了3.58%。 (4)应用VB6.0与MATLAB接口编程技术方法-COM技术来实现对决策优化方法的集成。首先应用COM组件生成器技术,在MATLAB12.0的平台上实现对PARETO遗传算法及TOPSIS决策方法的算法进行封装,创建COM组件,生成的DLL文件为后续VB程序对其处理和调用;其次设计水冷散热器优化平台的人机界面,根据控件的功能,设定控件的属性,依据VB的事件响应机制,采用合理的算法结构,应用VB语言编写满足要求的程序代码;最后完成了对程序的调试工作。