微通道冷板在有源相控阵天线上的应用

由于相控阵雷达热流密度的不断增长和较高的可靠性要求,其冷却技术也面临着极大的挑战,微通道散热技术成为应对这一挑战的新方法。文中分析了矩形微通道冷板的高宽比、通道宽度、流体入口速度和温度对其换热特性的影响,在此基础上得出矩形微通道冷板的一组最佳结构参数。相控阵雷达微通道冷板和普通S型冷板的散热效果比较表明,微通道冷板能更高效地对相控阵雷达进行散热,为相控阵雷达散热提供了一种新方法。     

一种低流量强化换热液冷冷板的研究

随着芯片集成度和热流密度的不断提高,常规的深孔钻液冷冷板难以满足高热流密度芯片的散热需求.文中基于微通道散热原理,采用往返式流道,设计出了一种低流量强化换热冷板,仿真和实验结果表明:低流量强化换热冷板仅需深孔钻冷板的1/3流量即可实现与深孔钻冷板相当的散热性能;当两者流量相同时,低流量强化换热冷板的散热能力明显优于深孔钻冷板,可用于400 W/cm2高热流密度芯片的散热.     

天线基本模块液冷系统设计

随着电子设备内电子元件组装密度和热流密度的相应加剧,元器件体积功率剧增,自然冷却及强迫风冷的冷却方式已难以满足电子元器件热设计的需要,冷板作为一种高效成熟的换热设备,在电子设备冷却中得到广泛的应用。文中以天线基本模块中发热芯片冷却为研究对象,利用基本模块主体作为冷板,运用热分析和实验相结合的手段,构建组合天线基本模块的液冷系统。     

某液冷线阵冷板设计与制造技术

液冷冷板作为一种高效的热交换装置,保障着雷达设备中T/R组件的长期稳定运行。随着T/R组件热流密度的不断增大,用传统工艺制作的圆截面流道线阵冷板已不能满足其散热需求,而小/微通道冷板因其显著的换热能力,正受到越来越多的关注。文中以某有源相控阵雷达线阵冷板为研究对象,比较了传统圆截面流道冷板、小通道矩形流道冷板和微通道矩形流道冷板的散热能力和加工成本,并进行了热学仿真设计,结果表明小通道矩形流道冷板为最合适的冷板结构形式。然后对氮气保护钎焊与扩散焊进行了比较,结果表明氮气保护钎焊为最合适的焊接工艺形式。最后通过多种焊后检验验证了焊接工艺的可靠性。     

某低剖面相控阵天线液冷冷板结构设计

针对某紧耦合相控阵天线中密集组件的散热问题,提出一种轻型多孔液冷冷板结构设计。不同于传统的平直型和仿生型微通道,该冷板在避开数量众多器件插孔的前提下,采用铝合金3D打印形成内部流道,在进出水口设计叉排肋柱对冷却液进行分流,从而最大程度地增大了冷却面积,并且减轻了结构质量。运用Flo EFD对该冷板进行传热仿真计算,运用ANSYS进行强度校核。经过试验验证,该轻型多孔液冷冷板能完全满足多通道T/R组件巨大的散热需求,对相控阵天线结构小型化设计具有一定的参考价值。     

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。     

高效热扩展技术在干式T/R组件散热中的对比研究

T/R组件散热是有源相控阵雷达领域的重要课题,大功耗、高热流密度器件在冷板上会形成局部热障,产生扩展热阻。文中以干式风冷T/R组件散热为研究对象,采用三维数值模拟方法对铝冷板、金刚石/铜、热管及蒸汽腔等高效热扩展技术进行了对比研究,探讨了导热系数、冷板厚度、对流换热系数对扩展热阻的影响规律。结果表明,提高冷板的等效换热系数是减小扩展热阻、强化传热最有效的途径之一。同时合理优化冷板厚度及散热器对流换热系数能有效降低高热流密度器件的工作温度。     

液冷冷板的研究

通过试验得出常规蛇形冷板与微通道冷板的流阻性能和换热性能的差异。通过试验数据验证了微通道冷板比常规冷板具有更为优异的换热性能。     

3D打印微通道液冷板设计及实验研究

机载电子设备集成度与功率越来越高,电子元器件的冷却及可靠性面临严峻的挑战.本文介绍了3D打印微通道液冷板的换热机理、结构设计、仿真优化过程,并进行了微通道液冷板的换热性能实验测试.实验结果表明微通道液冷板具有较强的换热性能,能够满足热流密度50 W/cm2器件的散热需求,3D打印出的微通道结构完整,污染度满足设计及系统...     

微通道液冷冷板设计与优化

通过对系列尺寸微通道冷板进行分析比较,以及试验验证,得到了微通道冷板基础性的设计数据。通过对微通道冷板研究获得如下结论：1）通道宽度同换热性能密切相关,随着通道宽度尺寸的缩小,换热系数增大;2）微通道冷板的设计中,通道占空比对换热性能有较大影响。以换热系数进行比较,在占空比为20％时,换热性能最佳;3）若不计冷板体积的影响,微通道冷板中槽道的高宽比越大,换热性能越好。     

多结构形式小通道液冷板散热性能对比研究

小通道冷板作为一种有效的热控装置,已被广泛应用于高热流密度电子器件的热管理领域。文中以通道特征尺寸为2 mm 的串行、并行以及射流冲击/小通道混合液冷板为研究对象,旨在获取这3种结构形式冷板的极限散热能力和流动阻力损失的差异。研究结果表明：在相同冷却工质流量条件下,3种冷板的散热功率由大到小依次为串行通道、并行通道、射流冲击/小通道混合液冷板;串行通道冷板的板内阻力损失明显大于其余两者;在综合考虑压力损失和散热性能的基础上,根据不同热源热流密度条件选择合适的冷板结构,有望满足特定应用的需求。该研究可供小通道液冷板的设计和优化参考。     

某相控阵雷达天线阵面的热设计与验证

为了解决某高热流密度相控阵雷达天线阵面的散热问题,文中采用强迫通风冷却的散热方式,在天线阵面热设计中使用了高效换热的风–风换热器和高导热热管,满足了天线阵面组件壳体温度要求。同时,在设计天线阵面流场时,采用了内外风道隔离、内循环风道风机并联的送风方式,满足了天线阵面组件壳体的均温性要求。最后通过数值仿真和搭建平台测试两种方法,验证了该热设计方案的可行性。     

一种星载相控阵天线的热设计研究

随着技术的发展,相控阵天线在星载平台得到越来越多的应用,其电磁指标要求也越来越高。天线的高电磁指标对结构的刚度、轻量化和高效散热设计参数提出了严苛的要求。星载相控阵天线一般安装在航天器的外表面,深冷空间及太阳辐射等空间环境对其温度影响巨大。文中对一种星载相控阵天线的热设计进行了研究,根据热设计输入对相控阵天线的散热方案、热管选型和热控措施进行了分析,通过仿真、试验验证了热设计的合理性。     

风冷有源相控阵天线热设计

T/ R 组件作为天线阵面的主要热源,其最高温和均温性控制是有源相控阵天线热设计的核心内容。文中针对某风冷相控阵天线的热控设计要求,从规划和控制各级传导热阻、接触热阻和对流热阻的全新视角分析了天线阵面的热设计过程,通过仿真对设计进行了优化,并对系统的设计结果进行了热测试,验证了该方法的可行性。     

某液冷冷板换热特性实验研究

针对电子设备冷却用液冷冷板设计,选用了3种新型的锯齿型翅片作为冷板内芯。为了验证新型冷板的换热特性,应用稳态电加热法,分别对内芯为矩形、梯形和侧向梯形锯齿型翅片的3种冷板以蒸馏水为介质的换热特性进行了实验研究,分别获得了在一定雷诺数范围内的换热无量纲准则式,并对液冷冷板的换热特性进行了比较。结果表明,在小流量区域,3种冷板换热系数差别不大;随着流量增大,侧向梯形锯齿型翅片对冷板通道内的扰动更强,换热性能更好。本实验为液冷冷板设计提供了参考。     

复合相变装置导热系数测试方法

针对弹载、星载电子设备中短时、高功率、高热流密度工作特点,采用以金属泡沫为骨架填充石蜡类PCM(相变材料)的复合相变装置是工程上重要的解决方案之一。在采用该传热加强模式的复杂结构装置的仿真计算过程中,复合相变材料的导热系数设定是影响仿真精度的难点之一。文中针对该类型装置传热特性参数测试方法的工程化应用进行了重点研究,选取几种常用的复合相变组合进行试验验证,并将该研究成果运用到某相控阵天线的温度仿真计算中,印证了其良好的工程实用性和推广性。     

一种轻薄化天线单元组合结构设计

有源相控阵雷达高功率、轻薄化的发展趋势对天线单元组合良好的散热能力和低剖面的需求越来越强烈。文中提出了一种用印制电路板替代电缆实现天线到T/R组件的接口变换的轻薄化天线单元组合。与传统结构方案相比,该天线单元组合的厚度减小约70%,质量下降约40%,并可与冷板良好贴合实现热传导散热。文中介绍了它的安装布局、散热能力、阵列天线、反射面板、过渡层结构以及工艺实现方式,并通过试验,对其电性能、散热性能和环境适应性进行了验证。试验结果表明该天线单元组合的各项指标均满足要求。     

某雷达平面阵列天线风冷研究

风冷具有设备简单、成本低、可靠性高、安全性好等诸多优点,在现代电子技术飞速发展的今天,仍然是雷达冷却设计时需要优先考虑的方式之一。文中针对某相控阵雷达有源平面阵列天线的冷却需求,利用热仿真软件对其散热结构进行了优化。通过分风单元、静压箱、送风孔板等空气流量分配技术的综合匹配,完成了集中式风源条件下大型平面阵列天线的精确空气流量分配,实现了系统的高集成化风冷设计,拓展了雷达风冷的技术路径,可为类似系统设计提供参考。