散热器有限元分析及优化设计

4.2.3响应面结果

    图4.3为响应面结果图。图（a）为散热器质量对翅片高度、数目的响应结果。图中蓝色区域质量较小，红色区域质量较大。由图可以看出，翅片高度较小，数目较少时，散热器质量较小，与前述结论一致。图（b）为散热器最大总变形量对翅片高度、数目的响应结果。图中蓝色区域散热器的最大总变形量较小，即翅片高度较大、数目较多区域。图（c）为散热器最高温度对翅片高度、数目的响应结果。图中蓝色区域散热器的最高温度较小，即翅片高度较大、数目较多区域。

图4.3 响应面结果图

4.3目标驱动优化

    进入Optimization界面，设置几何体质量最小，最大总变形不超过0.08mm，最高温度不超过65°C，并进行优化更新。使用响应面生成1000个样本点，最后程序给出最好的3个候选结果。三组候选结果显示在优化列表中，如图4.4所示。优化结果以星级的多少排列方案的优劣。

    从图中可以看出，对于散热器质量和最大总变形项，三组的星级数都为2。而对于最高温度项，C组星级数为1，其他两项都为0。说明在散热器质量和最大总变形量优化效果相差不大的情况下，C组最高温度最低，安全系数最高。因此，可选取C组优化结果作为最终优化结果。散热器优化前质量为0.49kg，优化后质量为0.43kg，质量缩减了12.24%。

图4.4 目标驱动优化结果图

5 结论

    根据CAE数值模拟结果，可以得到如下结论：

    （1）散热器受热面处温度较高，最高温度为61.7°C。总热流集中在散热器基板的两侧壁面上，最大热流为0.313W/mm²。

    （2）散热器前后基板面变形最大，最大变形为5.79×10^-2mm。热应变集中在散热器受热面上，最大热应变为9.11×10^-4mm/mm。

    （3）翅片高度对散热器质量、最高温度的灵敏度最大。翅片高度减小，散热器质量减小，但散热器最高温度将增大。翅片数目对散热器最大总变形量的灵敏度最大，且翅片数目增大，散热器的最大总变形量将减小。

    （4）最终优化结果为：翅片厚度为0.456mm,高度为35.067mm，翅片数目为39。散热器优化前质量为0.49kg,优化后质量为0.43kg，质量缩减了12.24%。