有源相控阵天线阵面冷板设计与优化

针对有源相控阵天线阵面散热问题,设计了一种冷板作为热沉、子阵外壳为均温板的散热结构,通过热仿真分析和试验测试该冷板的散热性能,在此基础上对冷板结构进行优化,采取冷板作为流量分配网络、子阵盲配通液的散热结构改善散热性能,结果表明,优化后散热结构相对原散热结构的冷板散热性能有较大提升,子阵外壳与冷板的温度和温差有较大改善,为冷板的结构设计提供一定的参考意义。     

定向红外条件下光纤布置形式及光源参数对低温靶温度场的影响

惯性约束核聚变成功的关键之一在于靶丸内要形成均匀的燃料冰层,靶丸外表面温度特性对惯性约束聚变低温靶内形成均匀的燃料冰层有着决定性的影响.为使得靶丸外表面温度场尽可能均匀,需采用定向红外的方式对靶丸外表面温度进行局部调控.采用全三维低温靶物理模型,建立定向红外光路追踪与温度场计算耦合计算的光热耦合数值模型,研究了定向红外条件下光纤布置形式及光源参数对低温靶温度场的影响规律.结果表明:在光纤总功率不变的前提下,光纤数量越多,靶丸外表面温度场均匀性越好.光纤数量小于等于2时,靶丸外表面温度场无法得到明显改善;光纤数量大于2时,靶丸外表面最大温差和加权温差降低幅值极限为61.94%和76.33%.光纤投射的光斑向南北两极适量偏移可以改善靶丸外表面温度场均匀性,其他的偏移方式会恶化温度场均匀性.     

甲醇基二元工质热管电池热管理实验研究

高效的热管理系统是确保动力电池高性能、长寿命和安全的关键。以热管为传热器件,选用纯水比例为5%的水-甲醇二元混合工质作为传热介质,充液率为30%。设计并搭建了实验测试平台,在环境温度20℃,3C放电倍率下,对比分析了无热管理系统、风冷散热和热管冷却三种散热方式下模拟电池表面温度分布。测试结果表明,1 476 s后,相比于无热管理系统,基于风冷的模拟电池表面温度降低了12.9%,基于热管冷却的模拟电池表面温度降低了28.0%;三种散热方式中基于热管冷却的电池热管理系统效果最佳,可将模拟电池最高温度和温差控制在35℃和5℃以内。     

蓄冷型热管搁架传热特性的实验研究

设计一种填充相变材料的热管型搁架改善冷藏陈列柜中温度分布的均匀性。实验表明:该类型的搁架降低了食品中心温度,减少了搁架前后排食品温差,改善了沿柜深及柜长方向温度分布均匀性;由于相变材料的蓄冷特性,也减少了融霜期间食品温度的回升。与未填充相变材料的搁架相比,食品包温度由3.5℃~5.5℃降低到0.5℃~5℃,温度降低10%以上。食品包温度波动约0.5℃~0.7℃,温度波动减小70%~75%。和文献中水和硼砂复合搁架左右侧食品包温差相比,该设计的搁架左右侧食品包温差比文献的温差降低了83.3%。     

锂电池叉流流道液冷结构设计及散热特性分析

为使锂离子电池组的散热达到更高的安全性,设计了锂离子电池组的一种液冷冷却模型,该模型采用两种流体进行冷却.对模型中不同雷诺数、不同微通道个数、不同微通道半径等条件下的电池温度分布进行了模拟研究.模拟结果表明:雷诺数对锂离子电池组的散热影响存在临界值;对各条件进行优化分析,优化后的液冷冷却模型在理论上能有效降低锂离子电池组的最高温度,与单体电池在2C放电倍率的工况下相比,锂电池最高温度下降了26.24 K,并改善了锂离子电池组的温度分布均匀性.     

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。     

红外探测器冷屏设计

分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下,通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率（PST）的仿真结果,对4种外观结构的冷屏分别在F1.2～F5.5下的杂散光抑制效果进行分析,进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案,优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。     

基于贪婪算法的风冷式动力电池热管理系统优化

本文针对风冷式动力电池热管理系统,采用流阻网络模型计算冷却流道内气流速度,采用传热模型计算电池温度,相关模型与贪婪算法相结合,在最佳系统进出口导流板角度的基础上,优化电池间距,从而达到改善系统散热性能的目的。通过典型算例分析了系统结构优化后的散热性能,结果表明,相比文献中的优化结果,本文得到的优化风冷系统进一步减小了电池组的最大温差。     

光纤激光器中包层功率剥离器散热性能的优化

光纤激光器系统中的包层功率剥离器在去除残余抽运光和高阶激光时,由于光热转换会产生大量的热能,所以将热能高效的耗散成为当前的研究热点.本文对国内外现有的五种剥离器进行了仿真研究与对比,发现用高折胶法制作剥离器时,改变填胶孔的形状,可以有效地增大热源与传热介质间的表面积-体积比,从而降低剥离器工作时的温度峰谷值;还发现将高折胶法和酸腐蚀法结合制备粗细不均匀的两段式光纤包层结构,可以提升剥离器的热分布均匀性.根据上述发现,提出了一种新颖的剥离器结构并进行了热效应研究.结果表明:包层功率为150 W时,该剥离器的温度峰值为298 K,温度谷值为293 K,温差为5 K;相比于上述五种剥离器,其温度峰值最多降低了11.3%,温度谷值最多降低了8.4%,温差最多降低了87.5%,证明了该剥离器能有效抑制温升及具有热分布均匀性.     

太阳能集热管截面形状对管内超临界CO_2流动换热的影响研究

超临界CO_2的太阳能管式集热器通常在高压、高温、高能流密度且非均匀分布的工况下运行,为了探寻有效的流动换热与吸热综合性能强化措施,本文数值模拟研究了5种集热管截面形状对管内超临界CO_2流动换热与阻力性能的影响规律,获得了流动与换热性能、吸热性能、集热管表面温度较低且分布均匀性较优的强化方式。结果表明:1)对于不同截面形状集热管,椭圆形截面集热管的流动换热与吸热综合性能指标(j/f)(q′/q)最优且随长短轴比K的增大而先增大后减小;2)对于不同截面形状集热管表面温度,K最大的椭圆形C截面(K=2.5)的表面最高温度最低,轴向与周向温度分布均匀性最优且K越大越优。     

三结太阳电池在非均匀光照下光斑强度和覆盖比率的优化研究

高倍聚光光伏组件通常采用光电转化效率较高的三结太阳电池.由于聚光器件的非理想性,电池承受的光照分布通常是高度非均匀的,在光伏组件中可通过适当增大光斑与电池面积的比率来降低光照非均匀性对电池电学性能的影响.通过对某一特定三结电池进行电路网络建模计算,分析光斑的强度分布和照射面积对电池的影响,并对比了四种设计方案(均匀光照、非均匀光照、电池效率最大、组件效率最大)下的光斑强度、光斑大小、电池效率以及电池温度分布.对比分析结果表明,组件达到效率最大时的电池效率并不是电池在标准测试条件下的最大效率,而使电池工作在效率最大值的设计方案中组件效率最低.组件效率最大方案中使用的聚光器透镜面积较小,因此该方案将导致组件成本增大.电池效率最大方案中使用的聚光器透镜面积较大并且电池温度最低,故该方案组件成本较低且可靠性较高.这表明在实际组件设计中应充分考虑对发电量的实际需求,选择合适的几何聚光倍数和光斑覆盖电池的比率.     

基于遗传算法的风冷式动力电池热管理系统优化

本文针对风冷式电池热管理系统,采用流阻网络模型与遗传算法相结合的方法,优化系统的进出口导流板角度,使得系统冷却流道内速度均匀化,从而达到降低电池组的最高温度和最大温差的目的。通过典型算例分析了系统结构优化后的散热性能,结果表明,流阻网络模型大大减少了速度场的计算量,从而显著缩短了优化时间;优化后电池组的最高温度和最大温差均显著下降。     

用于电子芯片的热电制冷器性能分析与评估

为了探究热电制冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)对电子芯片的散热效果以及自身性能的发挥,建立了TEC风冷散热模型进行有限元分析。通过对不同热源表面温度、TEC冷热端温差、制冷速率等关键参数的研究分析,得到了电流、热源表面温度和外界散热条件对TEC散热性能的影响规律,通过有限元分析评估了不同条件下TEC的有效工况以及适用范围。结果表明：在一定的环境温度和散热条件下存在最佳电流,使得TEC的适用工况范围最大;适用范围随着环境温度的升高而有所扩大。     

燃气涡轮静叶考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化

为通过气热耦合优化计算改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,编制了气热耦合气动和冷却结构参数化方法程序及网格自动生成程序,采用该程序对燃气涡轮静叶进行了考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化。优化结果表明:对叶型及冷却结构优化后,形成解集中气动效率分别提升0.3%和0.17%,主流流量仅变化0.116%和0.058%,高温函数降低38.55%、51.6%,叶片表面最大温度降低5.6 K、6.9 K,平均温度降低5 K、7 K。通过分析,前缘第一腔高温区雷诺数的增大以及第三腔低速回流区的减小是改善叶片温度场的主要因素;根中截面的型面压差的减小导致横向二次流损失的降低是减小气动损失的主要原因。     

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。     

真空热流法测定不良导体的导热系数

以恒定导热原理为基础,选用由温度表和温差电偶组成的温度测量装置,在真空环境下测量试样上下压杆对称位置的温度、有效传热面积和试样的厚度,通过计算机计算试样的导热系数.与传统的稳态法比较,采用真空热流法测定导热系数,材料内部的温度分布很快达到稳定,可以减小测量过程中试样及上加热盘和下散热盘侧面散热产生的影响.     

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。     

质子交换膜燃料电池阴极气场设计优化

通过建立质子交换膜燃料电池阴极气场的三维简化模型,研究了不同进气方式、不同进出气总管尺寸对电池堆流量分布的影响,并提出从单电池流道深度的角度优化气场分布的改进方案。结果表明,与单入口进气方式相比,双入口进气方式效果更优;采用2-2型进气方案时流量分布最为均匀,进气功耗最小;增大进气总管的宽度可以使电堆流量分布更加均匀;各单电池合理采用非均匀深度流道可以有效提高电池堆流量分布均匀性。     

抛物槽式太阳能集热器集热实验及模拟研究

本文采用真空集热管在抛物槽式太阳能平台上进行了实验研究,传热工质为YD300型合成导热油。实验测定了该集热管的散热损失,并数值模拟了吸热管表面的能流密度分布。以此为边界条件研究了该集热管的换热性能。结果表明,循环工质温度和环境温度之差为180℃时,散热损失为220 W/m;该集热器吸热管表面圆周方向能流分布集中,流量对温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m~2,导热油温度为200℃,流量为0.5 kg/s时,吸热管圆周方向最大温差50℃左右,当流量增加到2.0 kg/s时,最大温差减小到20℃左右。     

基于开缝基板的大功率LED散热性能研究

为了实现大功率多芯片LED的芯片直装散热(COH)封装的高效散热,提出了一种开缝基板的新型散热结构,并运用Icepak仿真软件模拟分析了在自然对流下不同缝间距对结温、热阻、流场分布和换热特性的影响。结果表明,开缝基板能有效改善流场分布,提高表面换热系数,增加散热性能。在传导和对流的双重作用下,存在最佳缝间距使结温和热阻最低,输入功率为1 W时,结温和热阻分别降低3.2K和1.01K/W。随芯片输入功率的增加,开缝基板的散热效果愈发明显。同时,开缝基板的提出也节省了器件封装成本。