多孔侧肋双层微通道热沉构形优化

建立了多孔侧肋双层微通道复合热沉模型,选取最大热阻最小化为优化目标、热沉单元端面纵横比为优化变量,在热沉总体积和流体区域体积占比给定的条件下,对复合热沉进行了构形优化,并分析了冷却剂入口速度、多孔材料孔隙率、上下通道高度比、流体区域体积占比、肋厚比等参数对热沉最优构形的影响.结果表明:给定初始条件,优化热沉单元端面纵横比,可使最大热阻减小21.19％;在热沉单元端面纵横比较小时,减小孔隙率有利于降低最大热阻,而在热沉单元端面纵横比较大时,存在最优的孔隙率使得最大热阻最小;上下通道高度比和肋厚比的改变均未影响热沉最优构形.     

射流通道内双侧方柱离散热源的构形设计

基于构形理论,建立二维射流通道内导热基座上双侧方柱离散热源的散热模型,以离散热源的总纵截面面积和热源高度一定为约束条件,以系统最高温度最小化、温度均匀性因子最小化和温度梯度均匀性因子最小化为目标,以各热源之间的长度比为优化变量,考虑射流速度和热源间距对散热的影响。当热源间距和射流速度给定时,通过改变热源之间的长度比可使系统最高温度、温度均匀性因子和温度梯度均匀性因子不同程度地降低。当热源间距和热源之间的长度比给定时,随着射流速度的增大,系统最高温度、温度均匀性因子和温度梯度均匀性因子亦均不同程度地降低。     

复合型微通道热沉设计与制作技术研究

从大功率半导体激光器可靠性封装和应用考虑,利用商用有限元软件Abaqus与CFdesign对微通道热沉材料、结构进行优化设计,结合相应的制造工艺流程制备实用化复合型微通道热沉。微通道热沉尺寸为27 mm×10.8 mm×1.5 mm,并利用大功率半导体激光阵列器件对所制备热沉进行散热能力、封装产生的"微笑效应"进行了测试,复合微通道热沉热阻约0.3 K/W,"微笑"值远小于无氧铜微通道封装线阵列,可以控制在1μm以下。复合型微通道热沉能满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求与硬焊料封装的可靠性要求。     

一种用于端面泵浦DPL的微通道热沉设计方案

讨论了在大功率泵浦条件下,有效控制固体激光器晶体的工作温度,介绍了串接扇形喷射式微通道散热系统,并对端面二级管泵浦固体激光器冷却系统进行了设计,该散热系统是半圆形金属中刻有微通道槽道,将传导冷却与流体冷却紧密结合的一种新型制冷器件。理论分析证明,该器件加强了热传导能力,提高了固体激光器的工作效率。     

高光束质量大功率半导体激光阵列的微通道热沉

针对现有高光束质量大功率半导体激光阵列内部发光单元条宽、填充因子不断减小,腔长不断增加的发展趋势所带来的热源分布及长度变化影响器件热阻的问题,利用分离热源边界条件结合商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行数值计算,获得微通道热沉热阻随阵列器件发光单元条宽、空间位置变化关系以及不同阵列腔长对应的微通道优化长度.根据优化参数制备获得尢氧铜微通道热沉,并对宽1 cm,腔长1 mm,条宽100μm,填充因子为25%的半导体激光阵列进行散热能力测试,冷却器外形尺寸27 mm×11 mm×1.5 mm.微通道热沉热阻0.34 K/W,能够满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

内凹形微通道热沉换热流动性能的数值分析

针对大功率LED阵列的热控问题,提出了一种内凹形("Ω"形)铜基微通道热沉,并采用数值模拟(CFD)方法分析对比了其与常见矩形微通道热沉的性能。此外,还对其在不同流速、进口水温、热流密度下的单相对流传热、流动性能进行了研究。结果表明,该内凹形微通道较常见的矩形微通道热沉,通过减少泵功损失获得了更高的综合性能;采用较高的流速和较小的进口水温能够提高其换热性能,增大热沉底面温度均匀性,从而提高LED的寿命和稳定性;雷诺数约为300时,层流向湍流转捩。     

微通道热沉标准单元制作的SEM观察

半导体激光器由于其体积小、重量轻、结构紧凑且峰值功率高而受关注,由于其结构紧凑而使焊在载片上的器件在界面产生热流峰值达1kw/cm2量级,电-光转换效率达50%～60%,这个热负载限制了器件室温工作的要求,是高功率器件运转的主要限制因素。为便于高平均功率下这些器件的运行,各种有效热沉已发展起来,大致分为两组:(1)一组激光器安装在一个热沉结构上;(2)一个激光器安装在一个单独的热沉上。由于在(1)情况下维修困难大,而选用Si微通道热沉使热阻值低于现有的冷却器,且标准制冷单元可使LD组成大的阵列,易于实现多功率、多占空比激光器组合及…     

基于类水滴状微结构的微通道流动和散热性能研究

为了有效提高微通道散热器的散热性能,设计了 一种含有类水滴状微结构的微通道散热器,并采用仿真模拟方法研究了微通道内类水滴状微结构的数量和高度变化对微通道的压力损失和散热性能的影响.在热流密度为100 W/cm2,入口端流体速度为1 m/s的条件下,设计了 9组不同的含类水滴状微结构微通道.其中的5组通过改变单条微通道内类水滴状微结构的数量进行研究,得出当微结构数量为7时微通道的综合散热性能最优,其微通道底面平均温度下降了 18.42 K,散热系数提高了 37.63％.同时在微结构数量为7的基础上再次设计4组微通道,研究了微结构的高度对微通道散热性能的影响,得出当各微结构的高度沿流体流动方向逐次增高时,散热系数几乎不变,压力损失降低了 11.93％.     

微通道强迫对流的传热分析

微通道的散热热流密度可达几百Ｗ／ｃｍ＾３体积小，是微电子封装的理想散热器，介绍目前国内外通用的几种微通道传热分析模型，并进行比较。     

大功率半导体激光器载体设计

激光器工作时由于存在各种非辐射复合损耗和自由载流子吸收等损耗机制,使注入到器件中的部分电功率转换成热耗散在激光器内,直接影响激光器的效率和寿命,因此散热处理一直是一个引人注意的焦点。采用微通道载体解决大功率半导体激光器阵列连续工作时散热问题,通过ANSYS软件模拟优化结构参数,实验测得了大功率半导体激光器阵列热阻。     

翅片截面形状对风冷翅片散热器性能的影响

基于牛顿粘性定律和计算流体力学(CFD),在实际项目的基础上探究了五种不同垂直截面形状的翅片式散热器在强迫对流条件下的散热性能,最终根据其各自的散热性能和经济性筛选出最佳垂直截面形状的散热器为三角形截面翅片散热器,与传统的矩形截面翅片散热器相比,其散热性能提升了4.23%,材料成本下降了17.95%。     

CPU散热器多学科优化热设计

基于DOE、RSM、GA和MOST组合优化算法,结合熵特性采用CFD方法对有约束条件的平板直肋片散热器进行多参数结构优化,利用优化过程得到的样本数据对平板直肋片散热器进行特性分析,通过多元线性回归建立散热器换热和流动准则关系式,提供散热器热阻和熵产率具体表达式.优化结果与特性分析结论一致,和相关文献吻合.     

基于烟囱效应的集成封装半导体照明光源散热结构优化设计

针对基于集成封装发光二级管(COB LED)的半导体照明光源,研究了引流孔的形状、尺寸和位置等对基于烟囱效应的散热器的散热特性的影响。CFD仿真模拟表明,对于50W热功率的COB LED散热结构,在导热板上形成两个面积为15cm2、以光源中心对称的矩形引流孔,可在保持COB LED最高温度小于52℃的条件下,将基于烟囱效应的散热器的重量进一步降低15%。实验结果与模拟结果基本一致。     

LED路灯热分析及散热结构设计

LED作为第四代照明光源已被广泛应用于显示和照明系统设备,但由于其光电转化率较低,大部分电能实际转化成了热量,所以如何提高其散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术之一。文章以某公司LED路灯为模型,采用ANSYS有限元软件对其进行参数化建模及热分析,得出了其稳态的温度场分布,在此基础上通过设计正交实验,分析了铝制热沉不同结构参数对其温度场的影响情况。由最终的结果可知,在合适的范围内使散热器翅片的厚度和间距较小一些,可得到较为理想的优化结构,既能控制芯片的最高温度,又有效地减小了散热器的质量。文章LED路灯算例得到优化的质量为原质量的33．40％。     

功率器件的散热设计方法

在模拟电路设计过程中难免会使用功率器件,如何处理和解决这些功率器件散热问题对于电路设计师来说非常重要,因为这些功率器件的工作温度将直接影响到整个电路的工作稳定性和安全性,文中首先介绍了功率器件的热性能指标,并根据作者的实际工作经验,介绍了功率器件的散热设计方法.