当前位置：文档之家 › Hybrid evolutionary partitioning algorithm for heat transfer enhancement

Hybrid evolutionary partitioning algorithm for heat transfer enhancement

  • 格式：pdf
  • 大小：128.94 KB
  • 文档页数：8

HybridevolutionarypartitioningalgorithmforheattransferenhancementinVLSIcircuits

SlawomirKoziel,WladyslawSzczesniak*DepartmentofElectronics,Telecommunications,andInformatics,TechnicalUniversityofGdansk,ul.G.Narutowicza11/12,80-952Gdansk,PolandAccepted21May2002

AbstractInthispaper,anewapproachtoimprovingtheheattransferinintegratedcircuits(ICs)ispresented.ItisbasedonimprovingthethermalconductivityofICsbyincreasingthenumberoftheirexternalconnectionsuptotheleveldeterminedbythepackagingstandard.Inordertoattainthisgoal,anewhybridevolutionarypartitioningalgorithm(HEPA)forcircuitspartitioningisintroduced.ThecomputationscarriedoutforthechosenbenchmarksshowthatHEPAisabletoreachoptimalsolutionsinthecaseofbipartitioningproblem,andalmostoptimalinthecaseofk-waypartitioningðk.2Þ:ThepresentedapproachisespeciallydedicatedforaflipchipinterconnecttechnologywhichisusedincontemporaryICs.q2002ElsevierScienceLtd.Allrightsreserved.

Keywords:Thermalperformanceofinterconnections;Heatdissipation;Heattransferenhancement;LayoutofVLSIcircuit;VLSIcircuitpartitioning;HybridevolutionaryVLSIpartitioning

1.IntroductionIncreasingperformanceofcontemporaryelectronicsystemsleadstohigher-densitypackagingofelectroniccomponents.Itresultsinahigherpowerdissipatedatalllevelsofthehierarchicalstructureofanelectronicsystem(i.e.chip,module,system).Thehigherpowerdissipatedandthehigher-densityofpackagingdeterioratethermalcharac-teristicsofcontemporaryintegratedcircuits(ICs)[4].Thethermalcriteriaarethemostcrucialones.Theyhaveagreatinfluenceonsystemreliability,sotheheatdissipationcharacteristics(HDCH)ofICshavetobeoptimised[5,12,19].Toachievethisgoal,passiveandactivecoolingofcontemporaryICsisapplied[26].Activecoolingisexpensive,somanyeffortsaremadetodevelopmoreefficientpassivecooling.ToimprovepassivecoolingofICs,variousthermalenhancingtechniquesareapplied.Themajorityofthemareachievedbyhardwareimprovements[6,14],althoughthesoftwaresolutionsarealsoknown[22].Duetotheliterature[14],themostcommonwayofthermalenhancementsisattachingdifferentheatspreaders,metalliclidorheatsinkstothebacksideofthedie.Inthiswork,weproposeanothermethodofimproving

thethermalconductivityofICs.TheproposedtechniqueisespeciallydedicatedforaflipchipinterconnecttechnologywidelyusedincontemporaryICs.Inordertoexplainthemainidea,considerFig.1thatshowsadiagramofatypicalflipchipballgridarraypackage(BGA)[14].Theflipchipbondinghasthefollowingadvantages:

†veryhighinterconnectdensity,†immunityfromelectromagneticinterference,†highfrequencyapplicationduetothelowparasiticimpedance,†mechanicalreliability,†greaternumberofinput–output(I/O)connections,†efficientheatconduction,etc.[14].

AccordingtoRef.[14],forthisbondingtechnology(inthecaseofPBGA—plasticBGApackage)withoutanyenhancements,about90%ofthetotalheatingpowerofthechipisconductedtothesubstrateandthentotheboardthroughthesolderballsinterconnections.Hence,thebestconditionsforimprovingtheHDCHoccurwhentheactiveregions(orheatsource)inthediearelocatedneartheconnections.Ifonewantstheheattospreadtothesubstratemoreefficiently,thenumberofconnections(interconnectsolder)hastobemaximisedsothatthenumberofunusedexternalconnectionfromthechipisminimised.Itwillresultinreducingthespreadingresistance.Wecanachieveitin

0026-2692/02/$-seefrontmatterq2002ElsevierScienceLtd.Allrightsreserved.PII:S0026-2692(02)00058-7

MicroelectronicsJournal33(2002)739–746www.elsevier.com/locate/mejo

*Correspondingauthor.Fax:þ48-58-347-2378.

E-mailaddresses:wlad@ue.eti.pg.gda.pl(W.Szczesniak),koziel@ue.eti.pg.gda.pl(S.Koziel).thedesignprocessbypropercircuitpartitioning.Ofcourse,themaximalnumberofexternalconnections(Npin)dependsonsomestandardofpackaging(e.g.8,14,24,40,68,84,etc.).Thus,wewanttoincreasethenumberofexternalconnections,however,a´priorigivennumberNpinmustnotbeexceededforallpartitionblocks.Usually,thesizeofpartitionblocks(i.e.thenumberoftheirelements)isalsolimited,nottomentionthefactthatcircuitpartitioningproblemitselfisanNP-completeone[2].Inordertosolvetheabove-constrainedpartitioningproblemwehaveintroducedahybridevolutionarypartitioningalgorithm(HEPA).HEPAdiffersfromotherheuristicpartitioningalgorithmsknownfromtheliterature[2,8,10,11,24,25],sinceitcombinesanadaptiveevolutionaryalgorithmanddeterministicKernighan–Linprocedure,whichresultsinaefficientoptimisationtool.Itshouldbementionedthatimprovingtheheattransferbymaximisingthenumberofexternalconnectionscanleadtodeterioratingthefrequencycharacteristicsofthecircuitsinceexternalwiring(off-chipwires)increasethedelaytimeofsignals[9,16,17].Thismeansthattheproposedtechniquecanbeappliedinsystems,wherethermalrequirementsareofprimaryimportance.

合集下载

双链式智能体遗传算法用于数值优化的研究

双链式智能体遗传算法用于数值优化的研究


刚： ， 男 博士 ， 师 ， 究方 向： 讲 研 优化 与控制 、
函数优化 问题 的数学模 型可 以表示 为 ：
维普资讯
２ ２ ５４
科
学
技
术
与
工
程
８卷
ｍｎ Ｃ ｉｆ ）满 足 Ｂ ，ｎ 是变量域 尺 … Ｘ） 中的某
结构和循环链式智能体结构 ， 可实现 多机并行优化 ， 具有优化 时间短、 优化精度高 的特 点。为 了验 证本文算法 的优越 性， 采用 国际标准 的测试函数对该算法性能进 行测试 ， 并与智能体遗传算法（ Ｇ 相 比较。实验 结果表 明， ＭＡ Ａ） 该算法在全局优 化精度 、
优 化 收敛 速度 方 面 均优 于 ＭＡ Ａ。 Ｇ
和增强种群 的多样性 ， 有利 于在复杂多维空 间 中寻找 到全局最优解 。
第一作者简介 ： 伍文平 ： ， 男 硕士 ， 究方向 ： 研 无线通信 、 算机仿真 计
技术。
１ 双链式智能体遗传算法（ Ｃ Ｇ Ｄ Ａ Ａ）
２ １ 双 链式 智能体 结构 。 ．
通信作者简介 ： 王
计 算 机仿 真 技 术 。
最传 统 的 遗 传 算 法 是 简 单 遗 传 算 法 （ Ｇ 。 Ｓ Ａ）
其算法 思路 直观 ， 操作 简 单 ， 其 收敛 速 度较 慢 ， 但 且 优 化精度还 差强人 意 。文 献 ［ ］ 出 了一种 自适 应 １提 参数 的遗传 算法 （ Ｇ ， Ａ Ａ） 将交 叉概 率 、 变异概率 同适 应度值联系起来 ， 随着种群平均适应 度而 自适 应地调 节交叉 、 变异概 率 ， 能更 好地 保 持种群 的多样 性 。其 缺点在于选择和交叉 的方式仍然没 有改进 ， 多样 性 的 保持能力还有待提高 ； 文献 ［ ］ 出了一种 多智 能体 ２提 遗传 算法（ Ａ Ａ） 该方法将智 能 体 固定在 ｌｔｃ Ｍ Ｇ ， ａｉ ｔ ｅ网
翅片管式换热器的数值模拟与优化

翅片管式换热器的数值模拟与优化

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第 29卷增刊 ·82·化工进展翅片管式换热器的数值模拟与优化司子辉,张燕,康一亭,欧顺冰(西华大学能源与环境学院,四川成都 610039摘要:利用 FLUENT 数值模拟方法,研究两种翅片(波纹三对称穿孔翅片与波纹翅片的表面流动性与传热性,得到不同风速表面传热系数的分布。

表面传热系数模拟结果与实验数据的误差为 5%~10%,证明该模拟方法的正确性。

研究结果表明:当气流速度不同时,波纹三对称穿孔翅片表面传热系数比波纹翅片表面传热系数高20%~28%,节约能耗,强化传热。

关键词:翅片;数值模拟;表面传热系数中图分类号:TB 657.5; TQ 008 文献标志码:A 文章编号:1000– 6613(2010 S2–082– 05Numerical simulation and optimization of finned tube heat exchanger SI Zihui , ZHANG Yan, KANG Yiting, OU Shunbing(School of Energy and Environment, Xihua University, Chengdu 610039, Sichuan , ChinaAbstract: The performance of surface flow and heat transfer of two kinds of different finned-tubes (wavy three symmetric holes fin surfaces and wavy fin surfaces are numerically studied by using FLUENT software, and distributions of convection heattransfer coefficients are obtained. The error of surface heat transfer coefficient between simulation results and experimental data ranges from 5% to 10%, which proves the feasibility of the simulation method. The results show that the convection heat transfer coefficients of the wavy three symmetric holes fin surfaces increase by 20%—28% compared to the wavy fin surfaces, thus saving energy and enhancing heat transfer.Key words: fin; numerical simulation; surface heat transfer coefficient翅片管式换热器应用广泛,其强化传热的数值模拟的研究一直是研究者普遍关注的课题。

套管式地埋管换热器温度分布及换热性能计算

套管式地埋管换热器温度分布及换热性能计算


管间均存在热短路现象，但外进内出流动方式的热短路现象更加明显。增大内管壁热导率，使两种
流动方式的热短路现象明显增强。增大外管壁热导率，有利于改善两种流动方式的热短路情况。
其他参数不变的情况下，换热器进出口循环水温差、能效、换热流量均随钻孔深度的增大而增大。
其他参数不变的情况下，换热器进出口循环水温差随循环水质量流量的增大而逐渐降低; 能效随循
1 概述
地热能开发前景十分广阔，是 21 世纪能源发展 中不可忽视的可再生能源之一［1 － 2］。目前，浅层地 热能的利用以地埋管地源热泵技术为主，将储存在 浅层地层中的低品位热能转化为高品位热能，通过 风机盘管、地面辐射等末端装置，满足学校、医院、体 育馆、写 字 楼、住 宅、别 墅 等 建 筑 的 供 暖 和 供 冷 需 求［3 － 4］。地埋管换热器一般采用 U 形地埋管换热
·K)
λp1 ———外管壁的热导率，W / ( m·K) r1o ———外管的外半径，m λb———回填材料的热导率，W / ( m·K) r b ———钻孔半径，m Ｒ2 ———内管循环水与外管循环水间的单位长
度热阻，m·K / W
r2i ———内管的内半径，m h2i ———内管内壁面表面传热系数，W / ( m2 ·
摘 要: 在设定钻孔壁温度均匀且不随时间改变的前提下，建立两种循环水流动方式下( 外
进内出: 循环水由外管流进，内管流出; 内进外出: 循环水由内管流进，外管流出) 的套管式地埋管
换热器( 以下简称换热器) 稳态换热模型，采用解析法计算环形流道、内管循环水沿程温度。将换
热器能效、换热流量作为评价指标，分析换热器换热能力的影响因素。在供冷工况下，得到以下结
图 1 套管式换热器结构( 外进内出)
板翅式换热器中新型微凸翅片结构设计及性能分析

板翅式换热器中新型微凸翅片结构设计及性能分析


试研究了三角波纹翅片和双尺度锯齿翅片的流动
分布,当流体流过微凸段时,一部分沿着微凸体的
与传热性能,研究发现,两种结构都能在保证压降
壁面流动,一部分 穿 过 微 凸 孔 与 相 邻 流 道 的 流 体
增高幅度很小的情况下实现传热强化.
混合,如图 １b 所示,起 到 了 流 动 边 界 层 破 坏 及 流
横向 流 动,从 而 导 致 流 动 不 均 匀 性 高、换 热 效 率
低.借鉴组合翅片的换热优势和平直翅片的低阻
特性,在 平 直 翅 片 的 壁 面 上 开 缝,冲 压 出 犁 型 微
图 ３ 仿真模型
凸,形成一种新型微凸翅片结构,如图 １a 所示,在
F
i
３ S
imu
l
a
t
i
onmod
e
l
g．
微凸体形成的局部横向流动来改善换热性能.翅
器的整体换热性能.
图 ２ 微凸翅片主要结构参数
F
i
２ Ma
i
ns
t
r
u
c
t
u
r
epa
r
ame
t
e
r
so
fmi
c
r
oc
onv
e
xf
i
n
g．
１．
２ 微凸翅片结构性能分析
在 FLUENT 软件中对新型微凸翅片的换热性
能进行仿真分析.首先建立图 ３ 所示的简化仿真
模型,包括入口面、出口面、周期对称面、上下隔板
板翅式换热器超 大 型 化 和 低 能 耗 化 的 发 展 趋 势,
挖掘翅片区域的 换 热 潜 能、提 高 换 热 效 率 成 为 了