[发明专利]基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法，解决了微电子产品超高速运算导致发热量激增影响运行，造成产品更新受限的弊端，其技术方案要点是基于矩形截面形状微通道流动阻力和平均对流换热系数理论表达式，通过热阻网络模型分别建立在等截面面积/等截面周长约束下的热阻和压降的理论模型；以微通道总热阻和总压降为两个优化目标，使用遗传算法对微通道尺寸结构进行多目标优化设计；通过comsol进行仿真验证；得到微通道热沉传热传质性能最佳尺寸结构，本发明的基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法，能够便捷优化微通道散热系数的形状和尺寸参数，提供传热传质性能的最优结构参数。

技术领域

本发明涉及微通道传输领域，特别涉及基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法。

背景技术

随着当今微电子及芯片制造技术的迅猛发展，微电子产品日渐有集成化、小型化、大功率化的发展趋势，微通道散热技术所具有的小体积、低热阻、高散热效率、低流量等几个方面的优点，使得微通道散热技术在各个领域的应用越来越广泛。同时趋于超高运算速度的运行模式，这使得微电子器件发热量激增，进而降低其运行的可靠性与寿命，并成为微电子产品更新的瓶颈，设计具有良好的传热传质性能的微通道散热器已是当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法，能够便捷优化微通道散热系数的形状和尺寸参数，提供传热传质性能的最优结构参数。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于遗传算法的矩形截面形状微通道热沉的优化设计方法，包括有以下步骤：

基于矩形截面形状微通道流动阻力和平均对流换热系数理论表达式，通过热阻网络模型分别建立矩形截面微通道热沉在等截面面积/等截面周长约束下的热阻和压降的理论模型；

以微通道总热阻和总压降为两个优化目标，使用遗传算法对微通道尺寸结构进行多目标优化设计；

通过comsol进行仿真验证；

得到微通道热沉传热传质性能最佳尺寸结构。

作为优选，微通道尺寸结构包括有微通道流道数量N、微通道宽度W_c、微通道热沉翅片宽度W_b、微通道高度H_c。

作为优选，使用遗传算法对微通道尺寸结构进行多目标优化设计具体为：

根据微通道热沉总热阻和微通道热沉总压降两个优化目标，等截面面积下约束条件为

取微通道流道数量N，微通道宽度W_c，微通道热沉翅片宽度W_b，微通道高度H_c作为设计变量，分别记为x₁，x₂，x₃，x₄，写成矢量形式X＝[x₁，x₂，x₃，x₄]；

取微通道热沉总热阻和总压降为优化设计的两个目标函数，分别记为f₁(x)和f₂(x)；

等截面面积多目标优化模型为：

通过加权转换法分别将总热沉和总压降的两个目标函数均转换为无量纲化的中间目标函数，通过线性加权法将两个中间目标函数组成全新目标函数：