微通道冷板换热及流阻特性计算与结构优化

设计了一种适用于阵列多芯片冷却的微通道液冷冷板。对冷板进行数值分析,研究矩形截面的高宽比对冷板的换热和流阻特性的影响。选择最优矩形截面高宽比的冷板,并对其进行流道结构优化,改善其流阻性能。结果表明,矩形截面当量直径固定时,摩擦阻力系数f和努塞尔数Nu随着矩形截面高宽比变大而增加;当高宽比在2～4之间时,冷板有较好的换热及流动性能;优化流道截面尺寸、弯角半径和出口流道形式后,冷板表现出良好的低压降传热特性,实现有效散热及满足压降要求。     

高热流密度芯片冷却的冷板设计

电子设备体积功率的剧增,对设备的散热需求越来越高,散热成为了当前电子器件设计时首要考虑的问题。在充分调研的基础上,提出了一种新型的阵列射流冲击冷板用于高热流密度芯片的冷却。该冷板是一种三层盒式结构,其中间层为流体入口区,然后由层间的射流孔分别向上下两层喷射,这样冷板上下两面均可作为热扩展的均温表面。理论模拟和实验分析均验证了该冷板具有良好的散热效果。     

波纹流道动力电池冷板的多目标优化设计

相对于直通道冷板,波纹通道冷板在锂离子动力电池的散热中具有更好的综合换热性能。本文将多目标遗传算法与仿真软件直接耦合,通过优化波纹微通道冷板的4个结构参数来降低热阻和压差。结果表明,周期数和振幅的增加使得整个冷板与工质之间的换热面积与扰动程度不断增加,从而提高了换热性能。此外,减少通道宽度可以提高通道中工质的雷诺数,同样有强化传热的作用。为了探究影响冷板性能的关键参数,本研究使用了Spearman相关系数进行表征,对比结果表明通道宽度与冷板性能间的关系最为显著,可为后续应用提供一定的指导。     

双层结构液冷机箱设计

本文设计了一种可安装32～36个标准模块(ASAAC)模块的液冷机箱,该液冷机箱采用双层式结构。液冷机箱主体结构由上、中、下冷板及左侧冷板组成,各冷板内均设置有冷却液流道,用于机箱的冷却。上、中、下三块冷板之间的流量分配和连接由左侧冷板完成,左侧冷板上装有一进一出快速自密封接头,用于和液冷源的连接。通过实验测试了液冷机箱冷板均匀性、模块最高温度及不同类型模块负载对散热性能的影响。实验表明,该液冷机箱具有换热性能好、可靠性高等优点,可满足实际应用需要。     

热电制冷LED自然对流散热的设计与优化

为提升高热流密度下LED灯具的自然对流散热性能,以一款基于热电制冷（TEC）的单颗LED小型灯具模组为研究对象,在采用实验测量和回归拟合准确获得TEC性能参数的基础上,建立了有无TEC参与散热的等效热路模型,并选择合理的数学公式对其进行性能描述,进而遵循本文设计的计算流程快速得到各种散热性能数据。LED模组的散热分析表明：在恒定的LED热功率下,施加最佳的TEC电流可获得最高的散热性能;LED热功率越低,安装TEC的散热性能越比常规方法优异。经遗传算法优化前后的性能对比分析表明：优化后结构中TEC的合理工作区明显增大,能满足LED更高功率的散热需求;当LED为0.493 W时,优化后结构的最佳结温仅为15.66℃,远低于30℃的环境温度。基于TEC实验数据建立的等效热路模型,能为装配TEC的LED模组提供快速完整的散热设计分析与结构优化的合理方案。     

低浓度高热导率的石墨烯/树脂复合物及其应用

当多个LED密集排列组成大功率照明系统时,散热问题成为影响LED灯发光性能的主要技术瓶颈之一,因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。本文将功能化石墨烯与硅树脂复合制备出了低填充量高导热性能的石墨烯/硅树脂复合材料。石墨烯(Graphene)填充质量分数为0.015时,复合材料的热导率高达2.758 W/(m.K),比纯硅脂基体提高了13倍;添加石墨烯后明显改善了硅树脂的热稳定性。将该复合材料作为热界面材料应用于大功率LED芯片模组基板与灯具冷却外壳之间的散热,能获得很好的增强效果,结果表明石墨烯填充质量分数仅为0.008时,基板与外壳之间的温度差可达到小于5℃,满足大功率LED灯具的散热要求。     

低浓度高热导率的石墨烯/树脂复合物及其应用

当多个LED密集排列组成大功率照明系统时,散热问题成为影响LED灯发光性能的主要技术瓶颈之一,因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。本文将功能化石墨烯与硅树脂复合制备出了低填充量高导热性能的石墨烯/硅树脂复合材料。石墨烯(Graphene)填充质量分数为0.015时,复合材料的热导率高达2.758 W/(m·K),比纯硅脂基体提高了13倍;添加石墨烯后明显改善了硅树脂的热稳定性。将该复合材料作为热界面材料应用于大功率LED芯片模组基板与灯具冷却外壳之间的散热,能获得很好的增强效果,结果表明石墨烯填充质量分数仅为0.008时,基板与外壳之间的温度差究可达到小于5℃,满足大功率LED灯具的散热要求。     

基于等效热路法的LED阵列散热性能研究

针对一款阵列型大功率LED投光灯的散热特点,建立了关键散热结构的物理模型,并基于等效热路法选用能正确表达其热传导和热对流性能的数学模型,进而遵循本文设计的计算流程能快速计算出自然对流边界条件下的散热性能。通过与红外热像仪的实测温度进行比较,发现二者数据吻合性好,误差仅为+1.08%。随后经散热器关键结构参数对散热性能的影响趋势分析可以看出:肋片间距对投光灯模型存在明显的最优选择,宜采用5 mm的肋片间距;增加肋片高度和减薄肋片厚度均能提升模型的散热性能,但建议须同时考虑减重、成本和可加工性,以获取更适宜的肋片高度(24 mm)和厚度(1～2 mm)。等效热路法可作为同类型LED灯具结构散热性能分析与优化的一种便捷而有效的研究方法。     

风力发电机组变流器IGBT模块散热方式研究

对现阶段用于风力发电机组变流器IGBT模块散热的空气冷却、液体冷却、热管散热和微通道散热技术进行了介绍,重点讨论了这四种散热方式的发展现状以及比较了各自的优缺点,最后对液冷装置进一步的研究方向进行了展望。所得到的结论是:高效冷却介质和结构优化后的水冷板结合的液冷方式是未来最具潜力的研究方向。     

带射流微小通道热沉的数值模拟及优化

本文对射流与微小通道结合的高热流密度热沉的性能进行了数值模拟。为比较不同结构尺寸的热沉性能,发展了一种同定流体泵功耗比较热源面温度的分析和优化方法,利用该方法对通道深度、喷口深度和通道宽度的影响规律进行了模拟分析和优化,结果表明这种热沉结构存在最优尺寸,最优尺寸和泵功有关。同时模拟结果也表明该热沉具有良好的散热性能,热...     

各向异性堆叠结构环氧树脂复合材料的热防护性能

基于导热-隔热原理,通过在环氧树脂(Epon)中添加质量分数为5%,15%,25%的六方氮化硼(h-BN)作为填料制备环氧基散热层,质量分数为1%的膨胀蛭石(E-ver)作为填料制备环氧基隔热层,设计了宏观交替堆叠的环氧复合材料,并进行了热防护性能的研究。研究结果表明:具有各向异性结构的复合材料,顶部中心温度较传统材料的温度下降13~16℃,热延迟时间大大提升,并随着h-BN含量的增加,热性能得到明显改善。理论分析了该堆叠结构下复合材料"横向散热、纵向抑热"的机理。     

空间太阳望远镜主镜精密温度控制方案介绍

通过光-机-热集成分析，用简单可靠的热控方法，对空间太阳望远镜直径为1m的主镜进行了热设计：采用周边绝热、将热量从正面传导到背面，再设计装有控温回路和热管的集热板，以及与卫星平台辐射器冷板连接散热，保证了主镜的温度水平和稳定性；在主镜压紧结构前设置挡光板，减少压紧结构引起的主镜温度不均匀．结果表明，利用智能型高准确度控温仪和加热回路的优化设计实现主构架均匀性热设计，采用高传热性能热管排散准直镜热反射面极高热流密度，可以消除主镜周围热环境对主镜温度影响的结论．     

流场结构对电抗器水冷板传热性能影响的研究

对新疆某风电场监控数据进行分析,根据所得模型体积、发热量以及冷却液流量,构建了三种风电机组中电抗器水冷板的内流场结构及仿真模型,进行了数值模拟分析,并通过实验得出了以下结论:在水冷速度在1.7 m·s~(-1)的条件下,S型流道水冷板的最高静温度比U型流道和O型流道水冷板都要低。S型流道水冷板具有内部流体流速分布均匀、达到稳态后其生热面温度稳定,出入口温差稳定的特点,散热性能最好。     

热泄漏对平板型环路热管传热特性的影响

环路热管由于其出色的传热性能,正在成为高热流密度电子芯片散热的前沿技术。本文制作了一种以铜为外壳、水为工质的大功率平板式环路热管,并研究了热泄漏对环路热管传热特性的影响。通过降低毛细结构的等效热导可以有效降低热泄漏,使环路热管有更好的传热性能。结果显示,本文所制环路热管在传达距离为80 cm的时候,最大功率可达150 W以上,此时热阻约为0.08℃/W。最低启动功率为2 W,不存在启动困难的问题。     

循环风冷却式电抗器散热结构优化与分析

基于某密闭式大型电力电子设备中电抗器的散热需求,采用了蒸发冷却式的循环风冷散热系统;同时为电抗器设计了一种散热结构,用于提高电抗器的散热性能;并运用计算流体力学软件Ansys/icepak,对该结构进行了仿真优化;分析了循环风量以及该散热结构中的散热器通道宽度,导热片的数量、厚度、排列规律对电抗器散热性能的影响。研究结果表明,在散热器通道宽度为5mm、循环风量为800m3/h,采用不等间距的方式排列5块5mm的铜导热片时,该结构散热条件最佳;电抗器温升可以得到有效的控制,且温度分布均匀,满足系统的使用要求;同时也为该类电抗器的热设计提供了理论依据。     

电子器件用液冷冷板的竖向流道优化设计

设计了用于电子器件散热的竖向冷板。采用ANSYS软件模拟的方式,对不同结构的冷板流场、压力场、温度场进行了分析,梳理了设计中遇到的问题及解决的方式,得出设计中侧重点的不同导致的结果差异,这也为以后的工程实践提供一定的参考。     

测量固体材料热阻和热导率的激光探针

一、引言 电子器件尤其是功率器件,芯片的发热是通过外壳将热量散走。外壳热阻将严重影响功率管的散热性能。为了给功率管提供散热性能良好的外壳,测试外壳热阻是十分必要的。根据功率晶体管的热阻概念引进外壳热阻的定义。功率晶体管的热阻是芯片     

大功率AlGaInP红光LED散热基板热分析

采用有限体积数值模拟、瞬态热阻测试方法以及热沉温度一峰值波长变化的关系,对三种散热基板上大功率AIGaInP红光发光二极管(LED)进行热特性分析.三种LED采用相同型号、规格,散热基板,区别在于散热通道以及材料.测量样品的瞬态温度响应曲线,基于结构函数理论模型对温度响应曲线进行数学处理,得出包含热阻与热容的结构函数,区分出样品内部热流通道上各个区域的热阻与热容,进而发现散热瓶颈区域.测试样品在不同热沉温度下的电致发光光谱,通过热沉温度一峰值波长系数为区别样品散热性能提供定性判断依据.通过模拟与测试结果比较,为优化陶瓷基板内部散热结构,设计最佳的散热模型提供重要参考依据.     

储能电池簇液流冷却温控性能优化仿真研究

为了提高储能电站中电池簇的散热效果、改善电池表面温度分布的不均匀性，本文按照实际尺寸建立了电池簇的液冷仿真模型。利用Fluent仿真软件研究了出水口布置在不同位置时的散热效果，选定了最佳的布置方案，最大温差由16 K降低到13 K,降低了18.8%。进一步研究分析了冷板布置在底面和侧面时的散热效果，结果表明，采用冷板布置在电池侧面的方案，电池表面温度分布的不均匀性得到改善，最大温差由13 K减小到3.7 K,减小了71.5%,温差被控制在规定范围内。     

小型化行波管放大器热仿真分析及优化设计

介绍了小型化行波管放大器的热仿真分析和优化设计方法。首先对行波管放大器的热损耗进行了分析,然后依据热力学相关理论,基于Ansys Icepak软件,对行波管放大器进行了建模和仿真分析。针对小型化行波管放大器的特点,分别进行了水冷板的热优化设计和慢波结构的热优化设计,在此基础上进行了水冷板和慢波结构的综合优化设计。最后进行了实验验证,实验结果与仿真结果相符,行波管放大器无论是整体温度还是局部温度分布特性,均得到了明显改善。