机架式服务器热特性数值仿真与优化

现代电子产品的集成化程度和功耗的不断增加导致了系统热流密度急剧上升,由此带来的过热问题已成为制约电子设备发展的主要因素,而热仿真技术为解决该问题提供了有效手段。通过以2U机架式服务器的为研究对象,对所建的数学模型进行了仿真计算,给出服务器的热流场分布。通过对求解结果分析,找出初始设计的不合理因素,采用基于试验设计(DoE)的循序优化法(SO)和响应面优化法(RSO)分别对芯片布局和散热器结构进行优化设计,其结果满足服务器热设计要求。

电子产品多物理场耦合仿真方法研究

多物理场耦合涉及机械、电磁、流体、热、声等学科,对产品性能有直接影响。针对电子产品,研究其共同属性、基本场及耦合模式、各场间耦合关系,提出一种面向电子产品的多场耦合协同仿真方法和仿真框架,并以机架式服务器为例,提出了协同仿真流程和内容,并采用Pro/E、FLOTHERM和FLUENT等软件进行了多场耦合仿真,特别是气—声耦合的噪声分析。仿真结果验证了多场耦合协同仿真方法,对预测和优化产品性能具有一定指导意义。

风扇叶片冰撞仿真方法与试验

采用光滑粒子流体动力学法和拉格朗日法对冰撞过程进行仿真分析,开展了冰雹撞击钢板、撞击钛合金薄板、撞击非旋转态真实风扇叶片的打靶试验验证。结果表明:采用的考虑压缩强度与应变率相关的冰雹本构模型和SPH法能够很好的描述冰雹撞击过程,仿真结果与打靶试验结果吻合良好。基于该本构模型和算法,对某发动机在爬升状态下吞入直径1.1 cm的冰雹情况进行仿真,揭示了叶片不同部位冰撞后的变形情况,发现撞击叶尖部位带来的塑性应变最大。开展整机吞冰试验,试验获得的冰雹撞击部位的叶片变形长度与仿真结果误差小于10%。改进了叶片前缘半径和最大厚度分布,提升了叶片的抗冰撞能力,为风扇叶片抗冰撞改进设计积累了良好的设计经验。