用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用。本发明专利技术通过对树形热管的几何建模、根据热设计的要求对树形热管进行设计的目标函数的建立、采用粒子群进化算法对目标函数进行计算等步骤对树形热管的蒸发段进行了设计，可以获得具有较好传热特性的树形热管结构。该结构对一些热流密度较大的区域可以通过增加微流道在这些区域的分布密度，来提高整个热管在这些区域的散热能力，具有较广阔的研究前景。具有较广阔的研究前景。具有较广阔的研究前景。

【技术实现步骤摘要】
用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用


[0001]本专利技术属于散热设备或换热设备领域，特别涉及一种用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，电子产品与电子设备的应用越来越广泛，在制造它们时通常都要使用一些电子元件和集成电路。随着电路设计与制造工艺水平的不断提高，并逐步进入到纳米工艺，使得集成电路芯片上的晶体管数量成倍增加，这就提高了器件集成度高和运行速度，随之而来也带来了一些其他方面的需要解决的问题，例如，由于器件集成度的提高，使得它的发热量和热流密度也随之剧增，因此对热量的处理已经成为设计中需要考虑的一个重要因素。将器件所产生的热量高效地传递到外围环境中，以降低器件的工作温度，这是确保电子器件和相关的电子产品与电子设备的可靠性的一个重要方面。
[0003]常规的热传递主要有热对流、热辐射和热传导这三种方式。对一些电子产品，由于它们在工作时的发热量较大，若使用常规的热传递方式，则散热的效果较差，对此就需要使用强化传热的方式，例如使用脉动热管。
[0004]脉动热管一般是由管径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于包括以下步骤：进行树形热管的几何建模，即确定树形热管的几何结构的初始形状；根据热设计的要求，建立对树形热管进行优化设计的目标函数；使用粒子群进化算法对目标函数进行计算，获得树形热管结构。2.根据权利要求1所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于：所述的结构是热管蒸发段的结构；所述的的几何建模是对热管的蒸发段的微流道分支的个数、每个分支的长度、每个分支的截面积的大小，以及每个分支所处的位置进行建模。3.根据权利要求1所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于：所述的目标函数，定义为F(b)：F(b)为一个个体b的适应值；R
b
为热管的热阻；所述的优化设计为使F(b)的值达到较大，其个体对应的树形结构热管具有较小热阻，从而具有较好的传热性能。4.根据权利要求1所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于：所述的使用粒子群进化算法对目标函数进行计算的步骤如下：(1)对个体进行编码；一个个体表示蒸发段的一种结构，它包含微流道分支的个数、每个分支的长度、每个分支的截面积、以及每个分支所处的位置等信息；将这些信息的值组合成一个整体，作为一个个体的编码；(2)对一个给定的个体b，使用它所对应的热平衡方程组并求解，得出在稳态下每个节点位置处的温度值，从而求出热管的热阻R
b
；定义如下的目标函数F(b)：使F(b)的值达到较大的树形结构热管，就具有较好的传热性能；这里把一个个体b的适应值(适值)就定义为F(b)；(3)由多个个体构成种群；使用粒子群进化算法，通过种群的进化，来求出一个较优的个体；所述的一个较优的个体对应一种蒸发段的结构，它所对应的热管的热阻较低，具有较好的传热性能；用s表示种群的进化代数，用P(s)表示第s代种群，用L表示种群P(s)的规模即种群中的个体的数目，这里L为一个事先给定的正整数；用X
i
表示种群P(s)中的第i个个体，这里X
i
(i＝1,2,
···
,L)。5.根据权利要求4所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于步骤(3)中所述粒子群进化算法包括如下步骤：首先，父代种群中的每一个个体产生一
个子个体，之后将产生的所有子个体构成一个子代种群；其次，从父代种群和子代种群的并集中，通过使用选择操作和个体的竞争来确定哪些个体将进入到下一代。6.根据权利要求4所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于：步骤(3)中所述粒子群进化算法包括如下步骤：S1、置参数s＝0；计算种群P(s)中每一个个体的适应值；S2、对P(s)中的每一个个体，执行粒子群进化操作，使得一个父本个体产生一个子个体；S3、把步骤2所产生的所有子个体构成一个子种群Q(s)；计算Q(s)中每一个个体的适应值；S4、执行选择操作，即从父代种群P(s)和子种群Q(s)中选出L个个体；置：s
←
s+1；新种群P(s+1)由这L个个体组成；S5、若s的值小于一个预先给定的值，则转步骤S2，否则转步骤S6；S6、选出种群P(s+1)中适应值为最佳的一个个体，把它作为整个算法的输出。7.根据权利要求6所述的用粒子群进化对树形热管的结构进行设计的方法及应用，其特征在于：步骤S2中所述的粒子群进化操作包括如下步骤：把P(s)中的每一个个体看成是一个粒子；首先，对每一个粒子，如果它的适应值优于历史上的最佳适应值，则将当前值设置为新的pBest；其次，选择所有粒子中适应值最佳的粒子作为gBest；第三，对于每个粒子，根据表达式(1)来计算粒子的速度，并根据表达式(2)来更新粒子位置；v
ij
(s+1)＝w
·
v
ij
(s)+c1·
r1·
(z
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘中良，李小凤，陈翎，陈倩，李炜，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：