一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法与流程

本发明属于散热器，具体涉及一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法。

背景技术：

1、随着电力电子元器件发热功率不断增大，匹配不同电力电子元器件功耗的热管理成为一个棘手的问题，通常的办法是使用散热效果更好的翅片散热器。但是如果使用的翅片散热器效能高于电力电子元器件需要的散热效能，也会造成资源的浪费。如何给电力电子元器件准确地匹配翅片散热器变得尤为重要。现已有大量关于散热器结构参数的优化方法，如：cn108052752b、cn101504689b和cn111611739b。

2、目前风冷翅片散热器的结构参数优化或者设计相关的现有文献中热阻计算有的主要是采用指定空气侧对流换热系数来计算，但没有考虑到对流换热系数很难给出合适值；有的主要是采用纯经验公式，但没有考虑到经验公式计算中有时存在较大误差。

3、本发明提供自然对流下基于部分风冷翅片散热器仿真热阻数据，通过反距离加权均值求风冷翅片散热器热阻的计算方法，以在不需要计算流体力学软件仿真的前提下根据有限的数据计算出风冷翅片散热器热阻，提高计算的效率和其热阻计算结果的精度，并根据获得的风冷翅片散热器热阻对翅片散热器的结构参数进行优化，最终获得符合选型要求的风冷翅片散热器。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法，解决了现有技术中翅片散热器结构参数优化方法操作复杂、效率低下、用于优化的翅片散热器热阻预测精度低的问题。

2、本发明提供了一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3、步骤s1、获取发热器总功耗仿真数据集合，以及真实工况下发热器和翅片散热器的实际输入参数；

4、步骤s2、根据实际输入参数和发热器总功耗仿真数据集合获得双侧反距离加权均值仿真参数；

5、步骤s3、基于双侧反距离加权均值仿真参数获得真实工况下翅片散热器的总热阻；

6、步骤s4、基于真实工况下发热器的实际输入参数和翅片散热器的总热阻获得真实工况下实际输入参数中的发热器稳态结温；

7、步骤s5、根据获得的发热器稳态结温对实际翅片散热器的实际输入参数进行优化获得最终翅片散热器的结构参数。

8、可选地，步骤s5的具体步骤为：

9、步骤s51、根据当前工况下的电力电子元器件散热要求给定发热器判据结温；基于发热器判据结温判断步骤s4的获得的发热器稳态结温是否能满足当前工况下的电力电子元器件散热要求；如果发热器判据结温小于等于发热器稳态结温，满足散热要求，完成对应当前工况下电力电子元器件的翅片散热器选型要求，获得最终翅片散热器的结构参数；如果发热器判据结温大于发热器稳态结温，认为不满足散热要求，当前翅片散热器不能作为当前工况下电力电子元器件的翅片散热器选型要求，进入步骤s52；

10、步骤s52、根据实际工况调整翅片散热器的实际输入参数，并返回步骤s1，直至完成对应当前工况下电力电子元器件的翅片散热器选型要求，获得最终翅片散热器的结构参数。

11、可选地，步骤s2中的双侧反距离加权均值仿真参数包括双侧仿真发热器总功耗、发热器总功耗的双侧仿真数据集合、实际输入参数的双侧欧氏距离、实际输入参数的双侧权重、实际输入参数的翅片散热器总热阻、实际输入参数的双侧翅片散热器总热阻和发热器的双侧功耗权重。

12、可选地，步骤s1中的实际输入参数包括空间的环境温度和实际发热器总功耗p1。

13、可选地，步骤9中发热器稳态结温的表达式为：

14、

15、其中，表示真实工况下翅片散热器的总热阻。

16、可选地，步骤s1中获取发热器总功耗仿真数据集合的具体步骤为：

17、步骤1、确定发热器的计算参数和翅片散热器的优化参数，以及约束条件；

18、步骤2、基于发热器的计算参数和翅片散热器的优化参数，以及优化参数的约束条件获得正交实验组数据；

19、步骤3、基于正交实验组数据获取各实验组的翅片散热器总热阻计算参数；

20、步骤4、基于正交实验组数据、各实验组的翅片散热器总热阻计算参数对翅片散热器仿真获得结果参数；

21、步骤5、根据结果参数获得发热器总功耗仿真数据集合。

22、与现有技术相比，本发明至少具有现如下有益效果：本发明的方法能够根据风冷翅片散热器热阻预测值获得的稳态结温结果直接对自然对流下风冷翅片散热器结构参数优化，操作方便，简单且高效。另外，本发明的风冷翅片散热器热阻预测值能够在不需要进行计算流体力学软件仿真的前提下根据有限的仿真数据结果集和输入参数获得，且预测结果精度较高。

技术特征：

1.一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的翅片散热器优化方法，其特征在于，步骤s5的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的翅片散热器优化方法，其特征在于，步骤s2中的双侧反距离加权均值仿真参数包括双侧仿真发热器总功耗、发热器总功耗的双侧仿真数据集合、实际输入参数的双侧欧氏距离、实际输入参数的双侧权重、实际输入参数的翅片散热器总热阻、实际输入参数的双侧翅片散热器总热阻和发热器的双侧功耗权重。

4.根据权利要求3所述的翅片散热器优化方法，其特征在于，步骤s1中的实际输入参数包括空间的环境温度和实际发热器总功耗p1。

5.根据权利要求4所述的翅片散热器优化方法，其特征在于，步骤9中发热器稳态结温的表达式为：

6.根据权利要求1-5任一项所述的翅片散热器优化方法，其特征在于，步骤s1中获取发热器总功耗仿真数据集合的具体步骤为：

技术总结
本发明提供了一种基于反距离加权均值预测热阻的翅片散热器优化方法，属于散热器技术领域，解决了现有技术中翅片散热器结构参数优化方法操作复杂、效率低下、用于优化的翅片散热器热阻预测精度低的问题。本发明方法的步骤为获取发热器总功耗仿真数据集合以及真实工况下发热器和翅片散热器的实际输入参数；根据实际输入参数和发热器总功耗仿真数据集合获得双侧反距离加权均值仿真参数；基于双侧反距离加权均值仿真参数获得真实工况下翅片散热器的总热阻；基于发热器的实际输入参数和翅片散热器的总热阻获得真实工况下实际输入参数中的发热器稳态结温；根据发热器稳态结温对实际翅片散热器的实际输入参数进行优化获得最终翅片散热器的结构参数。

技术研发人员：吴文韬,阮进喜,卢涛,杨尔宁,李雄雄,赵弋飞,王文,阮国辉,荆慧军,孙学磊
受保护的技术使用者：北京蓝威技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15