自然对流散热器是一种低成本、可靠的设备，在许多电子、化学和机械系统中用作冷却装置。为了延长系统的使用寿命和提高散热效率，必须选用散热效率高的散热装置进

行散热，并利用优化算法对自然对流散热片的优化形状进行估算，提高散热能力。本研究同时考虑翅片高度和翅片位移作为设计变量，利用高效的优化工具对翅片设计变量

进行估算，以获得散热器的最低基温。

研究内容

图1(a)至图1(d)显示了一个直翅片散热器（SFHS）的计算域、三维视图、侧视图和俯视图，并列出了尺寸和数据提取a、B和c行。SFHS被认为是本研究的初始设计。

图1  (a)计算域，(b)三维视图，(c)侧视图，(d)俯视图，(e)四面体网格结构。

原设计SFHS的三维温度和底板温度数值解如图2(a)所示。计算得到的A*散热器的三维和底板温度分布如图2(b)所示。设计B型散热器三维温度分布和底板温度分布的数值解

如图2(c)所示。设计C型散热器的三维温度分布和底板温度分布如图2(d)所示。



图2 (a)直鳍散热片、(b) A*散热片、(c) B散热片和(d) C散热片的三维和底板温度曲线

各种散热器和空气在x-y平面上的温度分布如图3所示。由于SFHS与设计A*散热器的结构相似，鱼鳍温度也随之升高。这些结果表明，散热器中心区域的散热性能最差。而设计A*的翅片间距较大，因此可以有更多的新鲜空气进入翅片间距，提高自然对流性能，降低散热器温度;因此，设计A*的散热性能优于SFHS。设计B和C具有相似的结构，并且由于翅片的移位位移，翅片间距与设计A*相同，其中翅片间隙存在于散热器的中心。因此，较低温度的新鲜空气可以进入散热片的翅片间距和间隙，导致空气温度从z = 10 mm降低到z = 66 mm。设计B和C散热器的散热片温度也远低于设计A*和SFHS散热器的散热片温度;因此，设计B和C的冷却性能优于SFHS和设计A*。

图3 各散热器在x-y平面上(a) z = 10 mm处的温度曲线。

SFHS和设计B的测量温度和计算温度分别如图4(a)和(b)所示。如图4所示，实测温度与计算温度相似;从而验证了数值解的准确性。表2显示，实测的结果与计算值一致。



图4 测量和计算的温度分布。