[发明专利]散热器构造的生成

说明书

公开了一种由至少一个计算机处理器执行的生成满足预定性能约束的散热器构造的方法。所述方法包括建立初始的散热器构造并设置热评估参数，所述散热器构造具有散热器底座，所述散热器底座包括由多根镶嵌条形成的至少一个层。对设置在所述散热器底座附近的热源进行初始热模拟，以确定所述散热器的初始热性能。根据所述初始热模拟，生成散热器的三个修改构造，并进行模拟以确定第一修改热性能、第二修改热性能和第三修改热性能。将这些修改热性能与初始热性能进行比较，并选出与初始热性能相比热性能改善最大的散热器构造。重复该过程，直到生成满足所述预定性能约束的散热器构造为止。

技术领域

本发明涉及由至少一个计算机处理器执行的生成满足预定性能约束的散热器构造的方法。

背景技术

散热器是一种被动热交换器，其通过将装置产生的热传递给流体介质来散热，从而调节装置的温度。使用散热器的常见电子器件包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、随机存取存储器(RAM)模块、芯片组、晶体管、激光器和发光二极管(LED)，其中冷却流体通常是空气。有些机械装置和机械操作也可采用散热器，例如焊接。典型的散热器设计包括排列在底座上的多个独立鳍片以促进对流，或者是自然对流(由热传导形成流体运动)，或者是强制对流(由例如风扇等外力形成流体运动)。散热器设计的标准方法涉及对散热器的可参数化拓扑结构的先验假设：其具有底座，其具有板状鳍片，每个鳍片具有具体的尺寸，见图1。

图1是基本的现有技术的散热器设计的立体示意图。散热器1包括散热器底座2，多个细长的鳍片3设置在散热器底座2上。这些细长的鳍片3具有深度d、宽度w和高度h，横跨长度为l的散热器底座2延伸，并且通过间隙距离g隔开。其它的散热器设计可采用条/销或者椭圆形鳍片代替图1中的椭圆形鳍片。可以使用各种优化技术来找出能够实现散热器的最优热性能的一组拓扑参数，如Simulation-Based Design optimization methodologiesApplied to CFD,Parry等人,IEE Transactions on Com-ponents and PackagingTechnologies 27(2):391-297,2004年7月中所描述的优化技术。但是，使用这种方法的一个缺点是：将被找出的唯一的散热器几何结构要符合假设的拓扑结构。

拓扑优化(TO)是一种新兴的工业应用技术，它试图找出不受任何假设的零件拓扑结构限制的几何形式。最常用的拓扑优化方法称为固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)，这种方法在涉及应力和应变量化的结构应用中最为常见。对应用的材料属性的灰度预测进行迭代预测，从而使其收敛到最有效的几何形式。然后，将灰度分布划分为构成最终的拓扑优化几何结构的黑色区域和白色区域。该过程涉及对灰度问题定义的初始三维模拟，用于确定初始解对感兴趣的参数(如需要最小化或最大化的成本函数)的变化的灵敏度的额外的伴随求解器，以及用于把过程导向最优拓扑结构的优化器。

已经提出了增材技术和减材技术来优化散热器设计。US9928317提出了使用增材设计过程，其中，作为迭代设计过程的一部分，允许散热器鳍片在表面温度最高的地方增长。使散热器拓扑结构演化一定的循环次数，直到没有进一步的性能提高为止。US2017/0091356提出了基于质量去除的减材设计，其中散热器设计的一部分的热特性值与该部分对散热器设计的热性能的贡献相关；去除散热器设计的一个或多个部分以生成新的散热器设计。根据热特性值选择散热器设计的一个或多个部分，与散热器设计的其余部分相比，这些部分对散热器设计的热性能贡献较小，需要被去除。

但是，即使是优化的设计，也存在着符合或受制于通常假设的散热器形状或形式的倾向。因此，这限制了某些应用中的散热器的效率，并阻碍了散热器设计的全面优化。因此，需要能够找到一种不受通常假设的散热器形式限制和与通常假设的散热器形式不一致的新型散热器形式。

发明内容