基于参数分离的翅片散热器分区散热结构优化方法与流程

本技术涉及散热器结构，具体涉及基于参数分离的翅片散热器分区散热结构优化方法。

背景技术：

1、现有翅片散热器优化设计通常基于散热器整体结构参数进行同步调整，通过改变基底尺寸、翅片结构等参数提升整体散热性能。

2、然而，由于该类优化方式未充分考虑散热器不同位置对应的热负荷差异，导致热源集中区域与外围区域采用相同优化策略，难以实现局部高热区域的有效强化，同时容易造成低热区域散热结构冗余。并且，多个结构参数之间存在相互影响关系，单次优化过程中需要同时兼顾散热性能、结构尺寸、质量以及流体阻力等约束条件，使优化变量耦合程度较高，导致翅片散热器结构优化过程复杂、效率较低，难以获得满足不同热负荷条件下散热需求的优化结构。

3、综上，现有技术通常采用针对整体散热器结构参数进行同步调整的优化方式进行散热性能优化设计，在影响不同热负荷区域之间的散热需求匹配能力以及散热器整体结构约束控制能力的同时，导致热源集中区域无法获得针对性强化、外围低热区域存在结构资源浪费以及结构参数优化过程复杂度较高的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供基于参数分离的翅片散热器分区散热结构优化方法，用于针对解决现有技术通常采用针对整体散热器结构参数进行同步调整的优化方式进行散热性能优化设计，在影响不同热负荷区域之间的散热需求匹配能力以及散热器整体结构约束控制能力的同时，导致热源集中区域无法获得针对性强化、外围低热区域存在结构资源浪费以及结构参数优化过程复杂度较高的技术问题。

2、鉴于上述问题，本技术提供了基于参数分离的翅片散热器分区散热结构优化方法，所述方法包括：

3、基于待优化翅片散热器的初始结构信息构建分区散热结构模型；以所述分区散热结构模型为区域功能映射依据，进行待优化结构参数集的解耦分类，生成外围约束参数集和核心调节参数集；以所述外围约束参数集为第一阶段设计变量，对所述分区散热结构模型进行第一阶段响应面优化，确定外围结构边界优化结果；以所述外围结构边界优化结果为约束，以所述核心调节参数集为第二阶段设计变量，对所述分区散热结构模型进行第二阶段响应面优化，确定核心热路径优化结果；以所述外围结构边界优化结果和核心热路径优化结果为分区结构重构参数，进行翅片散热结构的热流耦合仿真验证，直至生成分区散热优化结构。

4、进一步的，基于待优化翅片散热器的初始结构信息构建分区散热结构模型，还包括：

5、获取所述初始结构信息，其中，所述初始结构信息包括散热器整体尺寸、基底结构参数、翅片结构参数、发热器件位置、热源功率信息和风冷工况参数；依据所述初始结构信息构建散热结构数字模型；将所述发热器件位置作为热源空间定位基准，将散热器内部热传递路径作为热功能区域划分关联依据，在所述散热结构数字模型中对散热区域进行热负荷分布空间关联分析，建立所述分区散热结构模型。

6、进一步的，依据所述初始结构信息构建散热结构数字模型，还包括：

7、基于所述散热器整体尺寸、基底结构参数和翅片结构参数构建几何结构模型；根据所述发热器件位置和热源功率信息，在所述几何结构模型中配置热源加载区域和热输入条件，构建热源分布模型；依据所述风冷工况参数对所述几何结构模型配置流体换热边界条件；通过耦合所述几何结构模型、所述热源分布模型以及所述流体换热边界条件，构建所述散热结构数字模型。

8、进一步的，在所述散热结构数字模型中对散热区域进行热负荷分布空间关联分析，建立所述分区散热结构模型，还包括：

9、从所述热源分布模型获取热负荷分布特征；从所述散热结构数字模型提取热传递路径特征和热扩散能力特征；依据所述热负荷分布特征、热传递路径特征和热扩散能力特征，对所述散热结构数字模型进行散热区域热功能等级划分，生成高热强化区域、热扩散过渡区域和低热约束区域；基于所述高热强化区域、热扩散过渡区域和低热约束区域，对所述散热结构数字模型进行热功能区域映射重构，建立所述分区散热结构模型。

10、进一步的，以所述分区散热结构模型为区域功能映射依据，进行待优化结构参数集的解耦分类，生成外围约束参数集和核心调节参数集，还包括：

11、从所述分区散热结构模型提取区域功能特征；结合所述区域功能特征、基底结构参数和翅片结构参数，对待优化结构参数集进行基于热功能贡献度的参数解耦分类，生成所述外围约束参数集和核心调节参数集。

12、进一步的，所述外围约束参数集包括基础基底结构参数和低热区翅片结构参数，所述核心调节参数集包括扩散基底结构参数、过渡基底结构参数和高热区翅片结构参数。

13、进一步的，以所述外围约束参数集为第一阶段设计变量，对所述分区散热结构模型进行第一阶段响应面优化，确定外围结构边界优化结果，还包括：

14、对所述基础基底结构参数和低热区翅片结构参数进行组合采样，生成多个第一阶段样本参数；将所述多个第一阶段样本参数输入所述分区散热结构模型进行多物理场热流耦合求解，获取多个结构性能响应信息；基于所述多个第一阶段样本参数和多个结构性能响应信息，构建外围约束响应面模型；在第一预设约束条件下，对所述外围约束响应面模型进行预设整体结构约束性能的寻优分析，确定所述外围结构边界优化结果，其中，所述第一预设约束条件包括整体质量约束、流阻约束和尺寸约束。

15、进一步的，以所述外围结构边界优化结果为约束，以所述核心调节参数集为第二阶段设计变量，对所述分区散热结构模型进行第二阶段响应面优化，确定核心热路径优化结果，还包括：

16、对所述扩散基底结构参数、过渡基底结构参数和高热区翅片结构参数进行组合采样，生成多个第二阶段样本参数；采用所述外围结构边界优化结果固定所述分区散热结构模型的外围结构参数后，输入所述多个第二阶段样本参数至所述分区散热结构模型进行热流耦合求解分析，获取多个热路径性能响应信息；基于多个所述第二阶段样本参数和多个所述热路径性能响应信息构建核心热路径响应面模型；在第二预设约束条件下，对所述核心热路径响应面模型进行预设热扩散约束性能的寻优分析，确定所述核心热路径优化结果。

17、本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

18、本技术通过基于待优化翅片散热器的初始结构信息构建分区散热结构模型，对散热器内部热负荷分布、热传递路径以及热扩散能力进行区域化表征，使不同结构区域具备对应的热功能属性。在此基础上，依据各热功能区域与散热器实体结构之间的关联关系，对待优化结构参数集进行解耦分类，将影响整体结构约束的外围结构参数与影响核心热传递过程的调节参数进行分离，避免传统整体参数同步优化过程中不同结构参数之间的强耦合影响。进一步地，以外围约束参数集作为第一阶段设计变量，通过响应面优化方法对基础基底结构参数和低热区翅片结构参数进行寻优，在满足整体质量、尺寸以及流阻约束条件下确定外围结构边界优化结果；随后以所述外围结构边界优化结果作为固定约束，将扩散基底结构参数、过渡基底结构参数以及高热区翅片结构参数作为第二阶段设计变量，对核心热路径进行进一步优化，使热量能够沿预设扩散路径进行传递并强化高热区域的换热能力。最终，将两阶段优化结果作为分区结构重构参数，通过热流耦合仿真验证优化后的散热结构性能，并根据仿真结果调整结构参数，直至生成满足不同热负荷分布需求的分区散热优化结构。达到在保持散热器整体结构稳定性、质量约束以及流体换热条件满足要求的同时，实现针对不同热功能区域的差异化散热能力配置，提高热量扩散效率，降低热源区域温升，并提升翅片散热器在不同应用场景下的散热适应性和优化精度的技术效果。