1. 1. 毕业设计（论文）的内容、要求、设计方案、规划等
前言背景：
科技的进步，带动着电子产品的功能越强，价格也越便宜，个人电脑的普及，已使得各项工作几乎都与电脑离不开关系。在使用电脑方面，最重要的莫过于CPU的快速运算功能，但是速度高相对产生的温度就容易升高，噪音也大，为了能有效的排出热量，最有效的当属于电子散热风扇。按照风扇功能的不同，种类分为许多。而单级轴流风扇在个人电脑冷却、散热中应用最为广泛。轴流风扇利用强制对流方式，将电子元件降温冷却，以保持整个系统的正常工作。因此设计制造出体积小、效率高、噪音低、耗电量小。。。等，是一项非常重要的课题。
散热工作按其散热方式分为主动式散热和被动式散热两种。主动式散热是通过散热片将CPU的热自然散发到空气中，其散热的效果与散热片的面积成正比，这种散热方式的优点是方法简单且安全可靠，但散热效果不理想，对较多的发热要很大的散热面积，因此这种散热方式主要用于发热不严重的电子原件的散热。被动式散热是利用风扇等散热设备将散热片上热强制性带走，这种散热方式的优点是散热效率高，设备体积小，是目前给CPU散热的主要方式。现在，CPU散热主要依靠被动式散热和主动式散热相结合的方式，即依靠风扇和散热片共同作用来使CPU芯片降温。
CPU散热器设计时，一是依据流体流场及温度场理论，改变翘片间的空气对流方式，从而能最好的带走热量；一是从材料出发，来提高散热器性能。本文以盒装英特尔奔腾4处理器，选用放射状散热器和轴流风扇作为CPU散热的核心部件，通过商用计算流体动力学软件FLIENT，数值模拟散热器流场、温度场的分布，分析散热器的散热效果，为CPU风扇散热器优化设计提供依据。
随着计算技术的发展，在流体机械领域，计算流体动力学（CFD）已成为分析流体流动性质的一个个重要工具。CFD是一种用于预测和分析复杂流体流动性质的计算技术，包括对各种类型的流体在各种速度范围内的复杂流动在计算机上进行数值模拟的计算。之所以要使用CFD，通常基于三点：CFD对设计有很强的理解和可视能力，因而CFD的分析能够展示别的手段所不能揭示的系统的性质和现象；一旦给定问题的参量，CFD能够快速给出想要的结果，这样就可能在很短的时间内调整设计问题的参数，得到最好的优化结果；采用CFD是一种十分经济的做法。目前在航空、航天、汽车、透平机械等工业领域，利用CFD进行的反复设计、分析、优化已成为标准的必经步骤和手段。
CFD软件通常有三种功能，分别着重于前端处理(Preprocessing)，计算和结果数据生成（computing and resulting）以及后处理（postprocessing）。前端处理通常要生成计算模型所必须的数据，包括建模、数据录入、生成网格等；做完了前处理后，CFD的核心解算器（Solver）将根据具体的模型，完成相应计算任务，并生成结果数据；后处理过程是对生成的结果数据进行组织和诠释，一般以直观可视的形式给出来，计算结果可用
于内部流动诊断、流动预测、性能分析等作用。
FLUENT是目前国际上比较流行的通用CFD软件，用来模拟从不可压缩到中等程度可压缩乃至高度可压缩范围内的复杂流动。FLUENT软件灵活、强大的算法和专用于流体机械领域的网格技术使得FLUENT软件在流体机械方面有广泛的应用，如可应用于航空发动机中的压气机、涡轮，工业上的燃气轮机、蒸汽轮机、水轮机、泵、风扇、空气压缩机、螺旋桨等。FLUENT软件在风机行业也具有广泛的应用前景，在其2002年新推出的FLUENT6.2版，进一步完善了风机建模、网格技术、数值算法、物理模型和可视化技术等方面的功能。可以对各种形式的风机进行流场分析和研究，能够准确地预测出风机的性能和噪音水平，同时，FLUENT软件也能计算整个通风系统的管道、阀门以及通风口等部件和系统的流动情况。
FLUENT中有几种处理流体机械流动问题的模型，分别为旋转坐标系模型（Rotating Reference Frame），多参考坐标系模型(MRF)，混合平面模型(Mixing Plane)，滑移网格模型(Sliding Plane)。
毕业论文具体工作：
1. 安装计算流体动力学前处理软件GAMBIT2.1.6、计算流体动力学商用软件FLUENT2.1.66（也可以安装ANSYS FLUENT12.0） （提供软件）
Fluent软件安装过程：
1) 安装Exceed
2) 安装Gambit
3) 安装Fluent
4) Copy license.dat 到Fluent文件夹下
5) 安装Gambit帮助文档
6) 安装Fluent帮助文档
7) 调整计算机时钟到2011年
2. 熟悉GABMIT界面和操作，包括生成几何模型结构、Turbo工具的操作、模型的网格划分、区域类型设定及网格文件输出。
3. 熟悉FLUENT界面和操作。
复习轴流风机孤立翼型1设计方法后，利用GAMBIT软件建立CPU风扇模型。CPU风扇模型由轴流风扇和放射状散热肋片组成。
（1） 风扇选用CLARKY翼型。建模时注意CLARKY*dat数据文件中3组数据分别对应x,y,z坐标，hub（轮毂）、case（机壳）母线建立在xz平面上，叶片安装角是绕z轴旋转40、32度，在生成turbo体风机转轴是x轴。因为风扇是轴向周期性，建模时生成turbo体为风扇整体1/5，即一个叶片单流道区。（建立全流道计算时需要整合、布尔运算。）具体建模方法参见GAMBIT Tutorial Guide之第八2章或者参考文献3第三章。风扇叶轮参数如表1，翼型参数见附件CLARKY翼型。
（2） 在风扇一侧建立放射状散热肋片，注意进风方向。散热片参数如下：
铜芯内径d=30mm，铝散热肋片外径D=100mm，散热器高度h=67mm，肋片数n=48，肋片厚度δ＝1mm。
为获得散热片散热流场，需要在散热片外建立流体域，流体区域高77mm，直径11mm。
（3） 网格划分：由于CPU风扇及散热片几何结构比较复杂，属于不规则形状，结构 化网格进行划分具有一定难度，使用非结构化网格相结合对风扇叶轮计算域及散热片流体域进行网格划分。网格单元可以采用Tet/Hybrid，网格类型可以选： TGrid 。
（4） GAMBIT下边界条件和流体区域的初始设定：
入口边界条件：设定进口边界为压力进口（pressure-inlet)。
出口边界条件：设定出口边界为压力出口（pressure-outlet）。
叶片边界条件：设定固壁（wall）。
其余边界选择默认。
风扇旋转区域：设定为流体（fluid）。
散热片流体域：设定为流体（fluid）。
输出.msh文件。
4. 利用Fluent－3d求解器进行计算
（1） 读入网格文件、检查网格；设置非耦合求解器（Segregated）选用绝对速度表达式；选择RNG k-e紊流模型；设置流体属性等；
（2） 旋转流体区：旋转流体区是数值模拟计算的主要控制体，采用动参考坐标系（Moving
Reference frame），该区域的旋转速度与叶轮转速相同，空气从进口沿x轴方向向出口运动。（Fluent定义绕轴逆时针转为正值）；
（3） 对特殊边界条件进行设置：入口和出口边界可以保持默认压力入口和压力出口；叶片壁面重新定义为旋转壁面(moving wall) ，风扇旋转速度为相对速度，与周围的流体速度相等。机壳内壁：机壳壁面采用无滑移固壁边界条件(no-slip)。当壁面运动速度为0时，壁面处的流体速度也为0；当壁面运动速度不为0时，壁面处的流体速度和壁面的运动速度相同。
（4） 在风扇出口和散热器入口需应用混合平面模型（mixing plane）。
（5） 启动Fluent进行计算：设置求解控制参数后，用inlet 边界对流场初始化开始迭代计算。
（6） 计算结果后处理：输出叶片压力面、吸力面的压力云图、速度图；等值子午面及等值圆柱面的压力分布图、马赫数分布云图、速度矢量图等。
（7） 具体操作参考文献3和文献10
6． 对流场简单进行分析。
1风扇叶轮参数表
翼型 | CLARKY（见附件） |
轮毂直径 | 36mm |
机壳直径 | 80mm |
叶顶间隙 | 1mm |
叶根安装角 | 40 |
叶尖安装角 | 32 |
叶根弦长 | 30mm |
叶尖弦长 | 42mm |
轴向长度 | 30mm |
转速 | 3500rpm |
叶片数 | 5 |
撰写毕业设计论文要求：
目录、摘要、
第一章 绪论：研究内容、目的及意义
第二章 计算流体动力学概述及FLUENT软件在流体机械中的应用
第三章 CPU风扇散热器三维模型前处理 包括详述建模过程、网格的划分、边界条件设置 要输出三维模型图、网格图
第四章 CPU风扇散热器数值计算结果的后处理 包括将三维模型导入FLUENT，设定解算模型进行解算，边界条件等各类参数设定。输出叶片压力面、吸力面的压力云图、速度图；等值子午面及等值圆柱面的压力分布图、马赫数分布云图、速度矢量图等。
第五章 结论及建议
参考文献
致谢
2. 参考文献（不低于12篇）
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