CN111611739B - 一种翅片散热器的设计方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种翅片散热器的设计方法及其装置，用于提高所述翅片散热器的均温性。所述设计方法包括：确定所述翅片散热器的实际热阻分布；基于所述翅片散热器的均温目标确定所述翅片散热器的均温热阻分布；以及基于所述翅片散热器的实际热阻分布与所述均温热阻分布确定所述翅片散热器的通孔分布设计。

Description

一种翅片散热器的设计方法及其装置
技术领域
本发明涉及功率器件的散热装置，尤其涉及一种翅片散热器的设计方法及其装置。
背景技术
精密电子器件耐高温能力有限，高温将会影响其运行稳定性。比如轨道交通行业的关键部件——变流器中的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。高热流密度必然导致IGBT芯片的温升变化更快，温度增高，为确保IGBT长期稳定运行，相应的制冷***的散热技术问题成为当前制约数据中心发展的瓶颈之一。我国的轨道交通行业正处于高速发展阶段，随着列车提速，高性能的需求下，对变流器IGBT模块的功率需求也日益增长，与之匹配的散热器性能需求也不断提升。
在轨道交通领域，IGBT变流器模块是决定动力输出的核心部件，由于其承载高压高电流的高频转换工作，因此会产生巨大的热量，需要采用适当的散热装置来保证其安全稳定运行。轨道交通领域所用散热器主要采用强迫对流技术，其强化传热的方法主要包括增大散热器的尺寸以增加散热器的热容和散热器面积、增大散热器冷却介质流量以增加表面传热系数等方式。随之而来的问题是散热器的体积、重量、噪音、***复杂度和成本的增加。
实际运行中，现有的IGBT变流器模块大多采用风冷翅片散热器来作为散热装置。翅片散热器的基板的两面分别用于安装IGBT变流器模块和翅片。IGBT变流器模块产生的热量通过基板与翅片进行热交换。
然而，在实际应用过程中，冷风从入口进入翅片散热器进行热交换，带走热量后逐渐升温，进出口形成温差，这样造成散热器承载的变流器模块出现温度不均匀分布，进风口端温度低，出风口端温度高的现象，温差为5-10℃甚至更高。可以看出，现有的翅片散热器存在均温性差的问题。
均温性是评价散热器散热性能的一个很重要的指标。判断一个IGBT是否有超温风险是以最高温度来衡量，比如，一个IGBT的大部分区域散热良好，芯片平均温度离器件许用结温150℃还可有30℃以上的余量，但若某一局部区域超温达到150℃以上，芯片必然因这一高温而损坏。而均温性差的散热器很可能会造成局部高温的现象，从而影响器件的安全性。
因此，如何提高均温性，降低局部热点的出现成为散热技术研究的重点。目前有均温管、均温板等技术，但均温管和均温板造价高，应用范围有限，在翅片散热器中应用较少。
为解决翅片散热器存在的均温性差的问题，本发明旨在提出一种翅片散热器的设计方法，通过翅片热阻与气流分布的关系来针对性地设计出满足散热器件的散热需求的翅片散热器，同时还可降低翅片散热器的重量。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种翅片散热器的设计方法，用于提高所述翅片散热器的均温性，所述设计方法包括：确定所述翅片散热器的实际热阻分布；基于所述翅片散热器的均温目标确定所述翅片散热器的均温热阻分布；以及基于所述翅片散热器的实际热阻分布与所述均温热阻分布确定所述翅片散热器的通孔分布设计。
更进一步地，所述确定翅片散热器的实际热阻分布包括：确定所述翅片散热器的热功率分布；确定所述翅片散热器上的温度分布；以及基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布确定所述翅片散热器的实际热阻分布。
在一实施例中，所述确定翅片散热器的热功率分布包括：确定所述翅片散热器的散热对象在额定功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布。
在另一实施例中，所述确定翅片散热器的热功率分布包括：确定所述翅片散热器的散热对象在最大功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布。
更进一步地，所述确定翅片散热器上的温度分布包括：采用测温布点的方法在所述翅片散热器上布置多个温度采样点；以及获取所述多个温度采样点的温度以形成所述翅片散热器的温度分布。
更进一步地，所述基于翅片散热器的热功率分布和温度分布确定所述翅片散热器的实际热阻分布包括：基于有限元法利用热阻计算公式计算出所述翅片散热器的实际热阻分布，其中，R为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的热阻，P为该点的热功率，T为该点的温度值，Tin为该翅片的入口风温。
更进一步地，所述基于翅片散热器的均温目标确定所述翅片散热器的均温热阻分布包括：基于有限元法利用热阻计算公式计算出对应于所述均温目标的均温热阻分布，其中，/>为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的均温热阻，P为该点的热功率，/>为所述均温目标，Tin为该翅片的入口风温。
更进一步地，所述翅片散热器上包括多个温度采样点，所述设计方法还包括：在所述翅片散热器处于工作状态时，获取所述多个温度采样点处于稳定状态时的稳定温度；以及将所述多个温度采样点的稳定温度的平均值作为所述均温目标。
更进一步地，所述翅片散热器上包括多个温度采样点，所述基于所述翅片散热器的实际热阻分布与所述均温热阻分布确定所述翅片散热器的通孔分布设计包括：采用有限元法基于温度采样点的位置将所述翅片散热器分为多个子区域；以及基于每一子区域内的实际热阻与均温热阻确定所述子区域内是否需要开设通孔以形成所述通孔分布设计。
更进一步地，所述基于每一子区域内的实际热阻与均温热阻确定所述子区域内是否需要开设通孔包括：响应于任一子区域内的实际热阻小于所述子区域内的均温热阻，判断所述子区域内需要开设通孔。
更进一步地，所述基于每一子区域内的实际热阻与均温热阻确定所述子区域内是否需要开设通孔还包括：响应于任一子区域内需要开设通孔，基于所述子区域的实际热阻与所述均温热阻的差值确定在所述子区域内开设的通孔的数量。
更进一步地，所述设计方法还包括：基于所述通孔分布设计对所述翅片散热器进行翅片穿孔。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种翅片散热器的设计装置，用于提高所述翅片散热器的均温性，所述设计装置包括：存储器；以及与所述存储器耦接的处理器，所述处理器被配置成：确定所述翅片散热器的实际热阻分布；基于所述翅片散热器的均温目标确定所述翅片散热器的均温热阻分布；以及基于所述翅片散热器的实际热阻分布与所述均温热阻分布确定所述翅片散热器的通孔分布设计。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：确定所述翅片散热器的热功率分布；确定所述翅片散热器上的温度分布；以及基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布确定所述翅片散热器的实际热阻分布。
在一实施例中，所述处理器进一步被配置成：确定所述翅片散热器的散热对象在额定功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布。
在另一实施例中，所述处理器进一步被配置成：确定所述翅片散热器的散热对象在最大功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：采用测温布点的方法在所述翅片散热器上布置多个温度采样点；以及获取所述多个温度采样点的温度以形成所述翅片散热器的温度分布。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：基于有限元法利用热阻计算公式计算出所述翅片散热器的实际热阻分布，其中，R为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的热阻，P为该点的热功率，T为该点的温度值，Tin为该翅片的入口风温。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：基于有限元法利用热阻计算公式计算出对应于所述均温目标的均温热阻分布，其中，/>为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的均温热阻，P为该点的热功率，/>为所述均温目标，Tin为该翅片的入口风温。
更进一步地，所述翅片散热器上包括多个温度采样点，所述处理器还被配置成：在所述翅片散热器处于工作状态时，获取所述多个温度采样点处于稳定状态时的稳定温度；以及将所述多个温度采样点的稳定温度的平均值作为所述均温目标。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：采用有限元法基于温度采样点的位置将所述翅片散热器分为多个子区域；以及基于每一子区域内的实际热阻与均温热阻确定所述子区域内是否需要开设通孔以形成所述通孔分布设计。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：响应于任一子区域内的实际热阻小于所述子区域内的均温热阻，判断所述子区域内需要开设通孔。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：响应于任一子区域内需要开设通孔，基于所述子区域的实际热阻与所述均温热阻的差值确定在所述子区域内开设的通孔的数量。
更进一步地，所述处理器还被配置成：基于所述通孔分布设计对所述翅片散热器进行翅片穿孔。
根据本发明的再一个方面，又提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的翅片散热器的设计方法的步骤。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。
图1是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计方法的流程示意图；
图2是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计方法的部分流程示意图；
图3是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计方法的部分流程示意图；
图4是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计方法的部分流程示意图；
图5是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计方法的部分流程示意图；
图6A～6D是根据本发明的一个方面绘示的一具体实施例中的翅片散热器的设计方法设计出的结构示意图；
图7是根据本发明的另一个方面绘示的一实施例中的翅片散热器的设计装置的示意框图。
具体实施方式
给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。
请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。
注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
根据本发明的一个方面，提供一种翅片散热器的设计方法，用于提高翅片散热器的均温性。
在一实施例中，如图1所示，翅片散热器的设计方法100包括步骤S110～S130。
其中，步骤S110为：确定翅片散热器的实际热阻分布。
翅片散热器的基板上一般安装有多个功率器件，因此气流沿着翅片的布置方向流动时存在2个或2个以上的热源分布。气流经过热交换会逐渐升温，导致与前排热源进行热交换的冷却介质的初始温度低于与后排热源进行热交换的冷却介质的初始温度，因此会造成前排热源的温度会低于后排热源。这种前后热源散热不均的现象是造成散热器均温性差的主要根源。因此，为降低流经翅片的气流的前后温差，可在翅片散热器的翅片上进行穿孔，增强扰流作用，改善散热器翅片间的气流分布。
热阻是指当有热量在物体上传输时在物体的传输方向上的两端形成的温度差与热源的产热功率之间的比值，可用于表征物体的热交换能力。因此，可采用热阻来作为翅片散热器的均温性的衡量参数。
翅片散热器的实际热阻分布是指翅片上的热阻的分布情况。因此，可基于翅片散热器的均温目标确定出翅片散热器的目标热阻分布情况，再结合实际热阻分布与目标热阻分布的区别进行对应的穿孔设计以使得翅片散热器的实际热阻分布向目标热阻分布趋近。
对应地，步骤S120为：基于所述翅片散热器的均温目标确定所述翅片散热器的均温热阻分布。
均温目标可以是基于翅片散热器的散热特性以及功率器件的散热需求确定出的均衡温度，具体可通过翅片散热器在实验过程中采集的温度数据或在实际工作过程中采集的温度数据来确定。该均温目标可以是一固定的温度值，也可以是与翅片散热器的散热位置对应的温度分布。
通过数值实验数据分析，可确定翅片散热器的热功率的变化与翅片散热器的温度的变化是趋势一致的，呈线性相关。通过数据分析假设并验证后，发现翅片散热器的温度满足以下关系：
T＝PR+Tin (1)
其中，T为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的温度值，P为该点的热功率，R为该点的热阻，Tin为该翅片的入口风温。
翅片散热器的热功率即为功率器件的产热功率。因此，当功率器件的运行功率不变时，可认为翅片散热器的热功率也固定不变。则，在确定出翅片散热器的均温目标后，可基于上述公式(1)进一步地确定出与均温目标对应的均温热阻分布。
具体地，将上述公式(1)进行转换，可转换成式(2)：
为翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的均温热阻，P为该点的热功率，/>为该点的均温目标，Tin为该翅片的入口风温。
其中，热功率P可采用翅片散热器处于额定公开运行时的功率；入口风温Tin不变，可通过温度采集装置测得或采用预设的温度值；当均温目标为一具体温度值时，翅片散热器的任意一点的均温目标相同，将该具体温度值代入即可；当均温目标是与位置对应的温度分布时，将计算点的位置对应的均温温度代入即可。
具体地，可采用有限元法将翅片散热器分成多个子区域，将每一子区域的热功率和均温目标代入上述公式(2)从而求解出每一子区域内均温热阻以得到均温热阻分布。
在数学中，有限元法(FEM，Finite Element Method)是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。求解时对整个问题区域进行分解，分解成多个子区域，使得每个子区域都成为简单的部分，这种简单部分就称作有限元。有限元法将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一子域假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个总域的满足条件从而得到问题的解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
因此，在具体实施例中，步骤S120可具化为：基于有限元法利用热阻计算公式(2)计算出对应于所述均温目标的均温热阻分布。
步骤S130为：基于所述翅片散热器的实际热阻分布与所述均温热阻分布确定所述翅片散热器的通孔分布设计。
可以理解，翅片散热器的不同位置的实际热阻与其均温热阻的关系可判断出该位置是否需要进行通孔开设。
具体也可采用有限元法将翅片散热器的翅片划分成多个子区域，对每一子区域进行是否需要进行通孔开设的判断，从而确定出翅片散热器的整体的通孔设计。
在确定出翅片散热器的通孔设计后，可基于该通孔设计对翅片散热器的翅片进行穿孔以使得该翅片散热器满足均温要求。
对应地，翅片散热器的设计方法100还可包括步骤S140：基于所述通孔分布设计对所述翅片散热器进行翅片穿孔。
进一步地，与均温热阻分布类似地，可将翅片散热器的实际热功率分布和温度分布代入公式(2)中以计算出翅片散热器的实际热阻分布。
较优地，如图2所示，步骤S110可具化为步骤S111～S113。
其中，步骤S111为：确定所述翅片散热器的热功率分布。
翅片散热器的热功率是指在单位时间内需要与功率器件进行热交换的能力。因此，可采用功率器件的产热功率来表示。
在一具体实施例中，将翅片散热器的散热对象在额定功率运行时的产热功率分布作为翅片散热器的热功率分布。
在另一具体实施例中，将翅片散热器的散热对象在最大功率运行时的产热功率分布作为翅片散热器的热功率分布。
上述散热对象为翅片散热器的基板上安装的功率器件，比如轨道交通领域的IGBT器件。
对于已投入使用的翅片散热器，可采集其散热对象在工作过程中产热功率数据。基于散热对象的历史产热功率数据确定出对应的翅片散热器的热功率分布。
对于未投入使用的翅片散热器，可通过采集试验数据来确定。比如，将翅片散热器即将用于的散热对象安装在该翅片散热器上，并控制该散热对象工作在额定功率工况或最大功率工况下，采集散热对象的产热功率数据并基于采集到的产热功率数据确定出对应的翅片散热器的热功率分布。
步骤S112为：确定所述翅片散热器上的温度分布。
可以理解，与热功率分布类似的，翅片散热器上的温度分布可基于历史温度数据或试验过程中采集到的温度数据来确定。
温度分布是指翅片散热器的工作状态稳定后其翅片上的温度分布情况。可以理解，在实际采集过程中，不可能采集所有翅片的每个点位置上的温度值，因此，需要基于翅片散热器的温度分布规律在其翅片上选择合适数量以及合适位置的温度采样点，将该些温度采样点的温度分作为整个翅片散热器的温度分布。或将该些温度采样点的温度通过线性或平滑线段拟合的方式拟合出整个翅片散热器上的温度分布。
具体地，如图3所示，步骤S112可具化为步骤S1121～S1122。
其中，步骤S1121为：采用测温布点的方法在所述翅片散热器上布置多个温度采样点。
基于现有的或将有的测温布点的方法在翅片散热器上布置多个温度采样点。
步骤S1122为：获取所述多个温度采样点的温度以形成所述翅片散热器的温度分布。
对于已投入使用的翅片散热器，该“获取”可以指从历史采集数据中获取到的该些多个温度采样点的温度数据。
对于未投入使用的翅片散热器，该“获取”可以指从试验采集数据中获取到的该多个温度采样点的温度数据。
可以理解，无论是历史采集数据或是试验采集数据，均需采用该些温度采样点的温度处于稳定状态时的数据。即并非是功率器件或翅片散热器开始工作或结束工作阶段的温度数据，而是功率器件表面以及翅片散热器表面的温度均处于稳定时的数据。
步骤S113为：基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布确定所述翅片散热器的实际热阻分布。
具体地，可基于有限元法利用热阻计算公式来计算出翅片散热器的实际热阻分布。其中，在计算任意子区域内的热阻时，R为该子区域的实际热阻，P为从热功率分布获取的对应于该子区域的热功率，T为从温度分布获取的对应于该子区域的温度值，Tin为翅片的入口风温。当子区域足够小时，该子区域可以理解成几何图形中的点。而在宏观的计算过程中，任意一子区域实际上可以理解成翅片散热器上的任意一翅片上的任意一点。
进一步地，在温度采样点的基础上，上述步骤S120中的均温目标可以是稳定状态时的翅片散热器上的温度采样点的温度的平均值。
则，上述步骤S120可还包括确定均温目标的步骤。在一具体实施例中，如图4所示，确定均温目标可包括步骤S410～S420。
其中，步骤S410为：在所述翅片散热器处于工作状态时，获取所述多个温度采样点处于稳定状态时的稳定温度。
步骤S420为：将所述多个温度采样点的稳定温度的平均值作为所述均温目标。
可以理解，未优化过的翅片散热器处于稳定工作状态时，沿其翅片的设置方向，从其风冷的入口至出口，稳定温度处于逐渐上升的状态，即翅片散热器内存在温差。则，为满足翅片散热器的温度均衡的目标，可将所有温度采样点的稳定温度的平均值作为均衡目标。
更进一步地，在温度采样点的基础上，上述步骤S130还可基于温度采样点的布置规律来利用有限元法将翅片散热器分为多个子区域。
具体地，如图5所示，步骤S130可包括步骤S131～S132。
其中，步骤S131为：采用有限元法基于温度采样点的位置将所述翅片散热器分为多个子区域。
步骤S132为：基于每一子区域内的实际热阻与均温热阻确定所述子区域内是否需要开设通孔以形成所述通孔分布设计。
具体地，在确定出均温热阻和每一子区域内的实际热阻后，可基于实际热阻与均温热阻的大小关系来确定是否需要在该子区域内开设通孔。即步骤S132可具化为：响应于任一子区域内的实际热阻小于所述子区域内的均温热阻，判断所述子区域内需要开设通孔。
进一步地，在其它实施例中，还可响应于实际热阻与均温热阻的差值超出预设的偏差范围，判断该子区域需要开设通孔。
进一步地，在判断出一子区域内需要开设通孔时，还可基于该子区域内的实际热阻与均温热阻的差值的大小来确定该子区域内开设的通孔的数量，甚至大小和形状。可以理解，实际热阻与均温热阻的差值越大，通孔的数量也越多。通孔的数量和大小可采用优化算法进行二者之间的平衡。形状则可基于生产制造工艺的能力进行适当的设计。
具体地，可利用适当的算法拟合出实际热阻与通孔设计的对应关系，比如智能学习算法、神经网络法或其它现有的或将有的拟合方法。
更进一步地，在为功率器件设计适当的翅片散热器时，上述设计方法还可包括确定散热器尺寸与翅片型材的步骤，即首先基于功率器件的功率条件，基于设计经验初步确定出散热器尺寸及翅片型材。再利用上述翅片散热器的设计方法进行对应地通孔分布设计。
在一具体的设计案例中，翅片散热器的具体结构图如图6A所示，包括基板610以及翅片620。
基板610的其中一面上设置有多个功率器件的安装位置611，可如图6B所示。基板610的另一面上固定设置有多个翅片620。该些翅片620可以通过铲齿获得或采用机械压力压接的嵌片形式平行排列在基板610上，如图6C所示。
利用上述设计方法确定出的穿孔设计如图6D所示，从进风口至出风口端，通孔621的数量逐渐减少至不穿孔。
更进一步地，在完成翅片散热器的翅片穿孔之后，可进行均温性测试的试验，若试验结果以满足均温目标，则翅片散热器的改进结束；若试验结果不满足均温目标，则可循环进行上述翅片散热器的设计方法100的步骤直到试验结果满足均温目标。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
根据本发明的另一个方面，还提供一种翅片散热器的设计装置，用于提高所述翅片散热器的均温性。
在一具体实施例中，如图7所示，设计装置700包括存储器710和处理器720。
存储器710用于存储计算机程序。
处理器720与存储器710连接，用于执行存储器710上存储的计算机程序。所述处理器被配置成实现上述任意一实施例中的翅片散热器的设计方法100的步骤。
根据本发明的又一个方面，又提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现上述任意一实施例中的翅片散热器的设计方法100的步骤。
本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体***的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种翅片散热器的设计方法，用于提高所述翅片散热器的均温性，所述设计方法包括：
确定所述翅片散热器的实际热阻分布；
基于所述翅片散热器的均温目标，确定所述翅片散热器的均温热阻分布；
基于所述翅片散热器上的多个温度采样点的位置，将所述翅片散热器分为多个子区域；
响应于任一所述子区域内的实际热阻小于所述子区域内的均温热阻，判断所述子区域内需要开设通孔；以及
响应于任一所述子区域内需要开设通孔，基于所述子区域的实际热阻与所述均温热阻的差值，确定在所述子区域内需要开设的通孔数量，以形成所述翅片散热器的通孔分布设计，其中，所述实际热阻与所述均温热阻的差值越大，所述通孔数量也越多。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，确定所述翅片散热器的实际热阻分布包括：
确定所述翅片散热器的热功率分布；
确定所述翅片散热器上的温度分布；以及
基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布，确定所述翅片散热器的实际热阻分布。
3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，确定所述翅片散热器的热功率分布包括：
确定所述翅片散热器的散热对象在额定功率运行时的产热功率分布，以作为所述翅片散热器的热功率分布；或
确定所述翅片散热器的散热对象在最大功率运行时的产热功率分布，以作为所述翅片散热器的热功率分布。
4.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，确定所述翅片散热器上的温度分布包括：
采用测温布点的方法在所述翅片散热器上布置所述多个温度采样点；以及
获取所述多个温度采样点的温度，以形成所述翅片散热器的温度分布。
5.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布，确定所述翅片散热器的实际热阻分布包括：
基于有限元法，利用热阻计算公式计算出所述翅片散热器的实际热阻分布，其中，R为所述翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的热阻，P为该点的热功率，T为该点的温度值，/>为该翅片的入口风温。
6.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，基于所述翅片散热器的均温目标，确定所述翅片散热器的均温热阻分布包括：
基于有限元法，利用热阻计算公式计算出对应于所述均温目标的均温热阻分布，其中，/>为所述翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的均温热阻，P为该点的热功率，/>为所述均温目标，/>为该翅片的入口风温。
7.如权利要求6所述的设计方法，其特征在于，还包括：
在所述翅片散热器处于工作状态时，获取所述多个温度采样点处于稳定状态时的稳定温度；以及
将所述多个温度采样点的稳定温度的平均值作为所述均温目标。
8.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述基于所述翅片散热器上的多个温度采样点的位置，将所述翅片散热器分为多个子区域包括：
采用有限元法，基于各所述温度采样点的位置，将所述翅片散热器分为所述多个子区域。
9.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，还包括：
基于所述通孔分布设计，对所述翅片散热器进行翅片穿孔。
10.一种翅片散热器的设计装置，用于提高所述翅片散热器的均温性，所述设计装置包括：
存储器；以及
与所述存储器耦接的处理器，所述处理器被配置成：确定所述翅片散热器的实际热阻分布；基于所述翅片散热器的均温目标，确定所述翅片散热器的均温热阻分布；基于所述翅片散热器上的多个温度采样点的位置，将所述翅片散热器分为多个子区域；响应于任一所述子区域内的实际热阻小于所述子区域内的均温热阻，判断所述子区域内需要开设通孔；以及响应于任一所述子区域内需要开设通孔，基于所述子区域的实际热阻与所述均温热阻的差值，确定在所述子区域内需要开设的通孔数量，以形成所述翅片散热器的通孔分布设计，其中，所述实际热阻与所述均温热阻的差值越大，所述通孔数量也越多。
11.如权利要求10所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
确定所述翅片散热器的热功率分布；
确定所述翅片散热器上的温度分布；以及
基于所述翅片散热器的热功率分布和温度分布，确定所述翅片散热器的实际热阻分布。
12.如权利要求11所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
确定所述翅片散热器的散热对象在额定功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布；或
确定所述翅片散热器的散热对象在最大功率运行时的产热功率分布以作为所述翅片散热器的热功率分布。
13.如权利要求11所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
采用测温布点的方法在所述翅片散热器上布置所述多个温度采样点；以及
获取所述多个温度采样点的温度，以形成所述翅片散热器的温度分布。
14.如权利要求11所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
基于有限元法，利用热阻计算公式计算出所述翅片散热器的实际热阻分布，其中，R为所述翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的热阻，P为该点的热功率，T为该点的温度值，/>为该翅片的入口风温。
15.如权利要求10所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
基于有限元法利用热阻计算公式计算出对应于所述均温目标的均温热阻分布，其中，/>为所述翅片散热器的任意一翅片上的任意一点的均温热阻，P为该点的热功率，/>为所述均温目标，/>为该翅片的入口风温。
16.如权利要求15所述的设计装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
在所述翅片散热器处于工作状态时，获取所述多个温度采样点处于稳定状态时的稳定温度；以及
将所述多个温度采样点的稳定温度的平均值作为所述均温目标。
17.如权利要求10所述的设计装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
采用有限元法，基于各所述温度采样点的位置，将所述翅片散热器分为所述多个子区域。
18.如权利要求10所述的设计装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
基于所述通孔分布设计，对所述翅片散热器进行翅片穿孔。
19.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1～9中任一项所述的翅片散热器的设计方法的步骤。
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