专业英语中文翻译老师修改.doc

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1、翻译：基于遗传算法的多层微通道热阻优化K.Jeevan,G.A.Quadir,K.N.Seetharamu,I.A.AzidandZ.A.Zainal马来西亚理科大学机械工程学院，槟城，马来西亚摘要：目的—基于遗传算法确定多层微通道在不同的流量约束条件下的最佳结构尺寸。设计方式方法—使用遗传算法作为优化工具，通过一维、二维有限元模型以及热阻网络模型（早期研究人员提出的）来优化多层微通道的热阻。采用二维有限元方法来研究在微通道中二维热传导的效果，研究不同参数对多层微通道散热性能的影响规律，以不同层数的多层微通道为对象，研究

2、其对最小热阻的影响。结论—一维有限元分析得到的结果与热阻网络模型得到结果比较吻合，然而二维有限元分析得到的热阻较低，因此，考虑微通道的二维传导显得非常重要。研究限制—本文分析仅适用于恒定属性液体在稳定状态下，最上表面以及微通道的侧面被认为是绝热的。实际应用—该方法对于微通道散热器的设计十分有用。创新点—多层微通道的有限元分析能够很容易得到微通道散热器最小热阻时的结构尺寸。关键词：热阻，有限元分析，优化方法引言设计散热器的目的是为了带走电子芯片上更多的热量，这可以防止芯片过热来延长芯片的疲劳寿命；良好的散热片应具备较小的热阻，

3、能够带走尽量多的热量，散热器的结构受总长度、总宽度、通道高度和宽度、翼片宽度等物理参数的限制，通过控制这些物理参数以及外部参数（如泵功率），就可以达到散热器最小热阻。在早期的研究中，TuckermanandPease(1981)设计的微通道散热器，由平行的微流在宽50mm和高302mm的微通道中流动，在泵功率为1.84W时，得到的热阻为。此后，对散热器的许多其他方面进行了研究。在Phillips(1990)发表了一篇关于微通道散热器综述的论文，分析了微通道入口区和完全发展区，层流和湍流，研究了翅片与微通道宽度比、微通道宽度、

4、高宽比、基底厚度及微通道长度等参数变化。Bar-CohenandIyenger(2002)在研究热沉系统时考虑了各种影响因素，如最小热阻时的最小材料消耗、最小泵功率。WeiandJoshi(2004)通过自己开发的简单热阻模型研究了在给定泵功率的条件下多层微通道热沉的散热性能，结果表明，双层微通道与单层微通道相比，由于传热面积增加一倍，在没有进行尺寸优化的情况下，双层微通道的总体散热性能要高出30%。后来，WeiandJoshi(2003)通过微通道的结构尺寸优化，研究了微通道层数、热沉单位面积泵功率及微通道长度对最优热阻的

5、影响。本文研究在多层微通道内流体的物理参数不变以及泵功率给定的条件下，优化整个散热器结构尺寸，以达到热阻最小为目的，包括翅片厚度、微通道宽度、微通道长度、微通道层数和微通道的高宽比对散热器热阻的影响。采用遗传算法，以物理参数为变量来优化微通道散热器的结构尺寸，得到最小热阻。采用三种不同的方法来得到总热阻，首先采用WeiandJoshi(2003)提出的热阻模型来研究所有参数，得到的结果与通过一维和二维有限元法得到的结果进行对比。一维和二维有限元方法的研究进展在分析部分给出了详细的说明。分析图1为双层微通道一般结构的示意图，来

6、自芯片上的均匀/不均匀的热通量由微通道基底以及各层通道内的冷却液吸收。每层的的通道通过翅片分割，在顶部的翅片列阵粘贴盖板来限制冷却剂的流动。多层微通道总热阻通过三种方法来确定，即热阻网格模型，一维有限元分析和二维有限元分析。描述这些方法之前，所有的研究方法中，多层微通道中适当的流体和传热条件为已知，通过这些可以确定通道内流体摩擦系数和传热系数。图1.双层微通道热沉结构示意图摩擦系数和努赛尔数在多层微通道中的压降包括收缩膨胀式出口和入口的压力差，由于通道90度弯曲和流体流动的摩擦引起，由摩擦引起的称为摩擦损失，在矩形微通道中其

7、中摩擦损失占主要原因，因此在本文中只考虑摩擦损失，但还是选取所需摩擦系数的适当评价系数。如方程（1）中的Churchill-Usagi渐进式模型用来确定摩擦系数，。（1）其中其中为通道长度，为微通道高宽比，定义为：（4）但是必须注意，对于雷诺数中长度尺寸为通道截面积的平方根，同样在矩形微通道中热发展区段的努赛尔数计算为：（5）其中和。上述的相关系数为在分析过程中确定传热系数时用到。热阻网格模型(WeiandJoshi,2003)微通道热沉中的热阻包括热传导、对流传热和由冷却剂平均温度上升引起的，在WeiandJoshi(20

8、03)论文中使用以上理论，基于热阻网格模型分析了总热阻。最高温度在第一层微通道基底处，通过迭代的方式计算出总热阻，的计算如下：微通道有限元模型因为多层微通道的各个层和各个通道都是相同的，因此只选取其中一个层的一个通道进行有限元分析（图2），多层微通道顶部的翅片被假定为绝热的，在本文的分析中