各向异性复合材料平板冲击/气膜冷却特性数值研究

针对单向纤维增韧特点的复合材料多排孔平板开展冲击/气膜冷却特性数值模拟,分析了X,Y,Z三个方向导热系数对多排孔气膜冷却壁面温度场和综合冷却效率的影响。结果表明:(1)从整体上来看,随着X方向导热系数的增加,平板表面的综合冷却效率变化发生在X/D 35和X/D 60范围内;在X/D 35范围内,综合冷却效率随着X方向导热系数的增加逐渐增大;在35 X/D 60范围内,综合冷却效率几乎不变;在X/D 60范围内,综合冷却效率随着X方向导热系数的增加逐渐减小。(2)随着Y方向导热系数的不断增大,沿程展向综合冷却效率几乎没有变化。(3)随着Z方向导热系数的不断增大,综合冷却效率逐渐升高,尤其是Z方向导热系数从4W/(m·K)增加到40W/(m·K),综合冷却效率增幅达到6%;随着Z方向导热系数的增大,综合冷却效率的增幅在逐渐减小。     

基于响应面-遗传算法的MCM-BGA芯片散热优化设计

为了解决芯片结温过高而导致的热失效问题,以某通信用的多芯片组件MCM-BGA为例,对MCM-BGA芯片温度场热分布和热量传递路径进行分析,确定了芯片的主要热传递路径,发现影响芯片结温的主要因素有环境对流换热系数、基板厚度、基板导热系数、焊料层厚度、封装外壳等;并基于响应面法试验设计,采用CCD（中心复合设计）选取并构建了自然对流系数、基板导热系数、基板厚度、焊料层厚度与多芯片组件的最高结温之间的数学模型,通过仿真验证了该模型的准确性和有效性;然后采用遗传算法对该数学模型进行优化设计,获得了芯片各参数优化的最佳组合。当自然对流换热系数为60 W/m2·k、基板导热系数为32 0W/m·k、基板厚度为1.4 mm、焊料厚度为0.16 mm时,MCM-BGA最高结温具有最小值,使多芯片组件MCM-BGA最高结温降低了7.375%。     

封装壳体对高功率器件散热特性影响研究

:针对 Ｔ／Ｒ组件典型封装结构,分析了冷板构型和壳体厚度等参数对组件热性能的影响。结果 表明,当壳体厚度大于１．５ｍｍ 时,当壳体热阻成为影响散热的主要因素,且通过加入高导热材料可以有效 提升芯片和组件的散热能力。     

3D-MCM高集成微波模块的热设计研究和应用

文中针对3D-MCM高集成模块的散热问题,研究了3D-MCM组件在高能量密度、高集成度下的热设计,并以3D-MCM信号处理组件为例,根据信号处理组件电性能设计和封装布局设计要求,建立了参数化的有限元仿真模型。经过布局迭代、散热方式优化和组件材料优化,组件的等效热导率高达 76 W/(m·K),封装基板局部的热导率可达183 W/(m·K)。基于氮化铝基板和纳米银等高导热材料,实现了高集成信号处理组件的高效散热设计。     

导冷机箱锁紧面的接触传热特性研究

针对锁紧面接触热阻合理取值问题,基于某机载液冷机箱、ASSAC标准模块、模拟热源、温度采集工具和液冷源等设备搭建了试验平台,开展了多个工况的试验测试、仿真分析和验证工作。研究结果表明,在无导热填料时,锁紧面接触热阻约为0.226℃/W;在导轨槽与模块之间的锁紧面涂覆导热硅脂时,锁紧面接触热阻约为0.034℃/W。     

影响高速电主轴热学特性的有限元优化分析

选择电主轴的油—水换热系统中的换热系数和冷却套厚度两个因素进行研究,建立了对应的热学分析的有限元模型,运用ANSYS Workbench有限元分析软件,分析研究了热稳态下电主轴的温度场分布,并确定了油—水换热系统换热系数及其冷却套厚度这两个因素对稳态时电主轴最高温度影响的灵敏度和优化方案。研究结果表明,油—水换热系统换热系数对电主轴整体的最高温度影响最大,冷却套厚度次之,并得出当其换热系数在[2 800,3 000]W/(m~2·K)时,冷却套的厚度最优选择在4～4. 5 mm,若换热系数在[3 000,3 200]W/(m~2·K)时,冷却套的厚度最优选择4～4. 5 mm,最后经过前后优化后,使得整体最高温度降低1. 8℃。     

扩散热阻对弧焊电源IGBT散热单元性能的影响

基于逆变弧焊电源IGBT散热单元,提出在散热单元基板上镶嵌平板微热管以改变基板扩散热阻的思路,通过数值模拟和实验研究,研究基板扩散热阻对弧焊电源IGBT散热单元性能的影响。研究结果表明,采用平板微热管之后,散热单元基板的扩散热阻由0.020℃/W降低为0.014℃/W,IGBT基板最高温度由78.63℃降低为72.18℃。证明了采用平板微热管可以降低散热装置基板的扩散热阻,改善基板均温性,为改善IGBT的散热性能提供了一种有效的方法。     

热管冷板冷却性能实验研究

文中通过实验研究了热管冷板在不同热流密度下的冷却性能。结果表明:当热流密度为16.7 W/cm2、29.6 W/cm2和46.3 W/cm2时,用热管冷板取代普通冷板能使热源的平均温度分别降低1.0℃、4.2℃和12.5℃,同一组件上不同热源的温度差异分别减小1.4℃、1.4℃和1.7℃。在未来高热流密度的雷达冷却场合,采用热管冷板取代现有的普通冷板,有望取得可观的冷却效果。     

地源热泵地下岩土热物性现场热响应测试方法研究

为了准确决定埋管现场岩土热物性值,建立了一套现场热响应测试装置,详细分析了测试原理、装置流程与数据处理方法,并应用所建装置与数据处理模型对一地源热泵工程进行了实测与分析,获得工程所在地土壤原始平均温度为17.7～17.9℃,土壤等效导热系数为1.78W/(m.K),等效容积比热容为2580kJ/(m3.K),单位长度钻孔热阻为0.163(m.K)/W。同时,为了提高测试精度,必须采用稳压电源及做好外露管道保温措施,数据处理上应舍弃测试初期10h的测试数据。试验验证表明,本文所建立的地下岩土热物性测试装置与分析模型是可行的,可应用于实际地源热泵工程中地下岩土热物性的测试。     

60 GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板.通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构.设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品.对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性.实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12 mm,总层厚为1.4 mm;内嵌微流道横截面为200 μm× 200 μm,长度达25 cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz,而增益的损失甚微.这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持.     

立式数控机床主轴热态精度检测

利用电容式位移传感器和电阻式温度传感器对立式数控机床主轴进行高精度测量,试验获取主轴端径向和轴向热位移,以及主轴系统热敏感位置的温升。对于机械式主轴,主轴前后轴承和减速器因高速滚动摩擦发热,使得主轴的发热量很大,造成的热变形会严重影响机床的加工精度。对于结构稳定、技术成熟的数控机床,提高数控机床的热态精度最有效的措施是改进机床的主轴润滑方式或者对主轴轴承进行强制冷却。     

导热衬垫在印制板组件上的应用研究

随着电子产品集成化程度的提高,功率器件及大规模集成电路的散热问题越来越突出。在设计电子产品时,常常利用导热硅脂来帮助实现发热器件和散热板间有效的热传导,从而起到热量散放的作用。文中对所选型的数种导热衬垫与导热硅脂进行了性能对比测定,通过热阻性能试验、耐溶剂试验、三防漆涂覆试验、耐低温性能试验等试验方法对其性能进行了判定,并分析了在印制板组件上用导热衬垫代替常用的导热硅脂材料的可行性。     

基于MEMS技术的微型热导检测器的研制

文中采用MEMS技术加工研制了一种新型热导检测器,这种微型热导检测器采用电阻率高、电阻温度系数大的Pt热敏电阻,利用MEMS技术将Pt薄膜沉积在Pyrex 7740玻璃上并通过剥离技术获得热敏电阻,而气体通道以及热导池是通过深刻蚀在硅片上刻蚀得到,热导池的体积为0.4 μL.这种热导检测器具有灵敏度高,不受气流影响,不易氧化等特点,适用各种混合气体分离检测.     

二氧化碳探测仪的热控系统

根据二氧化碳探测仪所处的空间环境、结构特点和工作模式,采用被动热控和主动热控相结合的方法设计了它的热控系统。首先,介绍了探测仪结构及内热源,同时分析了探测仪的外热流,从而得到了热控任务难点。然后,对探测仪的各个部分进行了热设计,采用被动热控与主动热控相结合的方式进行了热隔离、热疏导和热补偿;根据探测仪所处的空间环境和采取的热控措施利用TMG软件进行了热分析。仿真分析结果表明,光学系统主体框架的温度为13.3~21.7℃,满足了设计要求。最后,通过真空条件下的热平衡试验对热设计进行了试验验证,试验结果显示光学系统主体框架的温度为13.0~20.3℃,试验值与计算值基本一致,满足热控指标要求。得到的数据表明提出的热设计方案合理可行。     

Thermal imaging of composites

Active thermal imaging techniques and their applications to composite materials are reviewed. The techniques included are transient thermography, scanning thermal microscopy and scanning thermal probe microscopy. The factors that affect the images produced by both pulsed and periodic forms of active heating are considered. For pulsed heating, experimental and numerical modelling results for carbon fibre-reinforced plastic are used to show how the resolution of subsurface features depends on their size and depth and on the anisotropy in thermal materials properties common in such composites. For periodic heating, thermal wave characteristics are introduced to show how the resolution of subsurface features also depends on modulation frequency and focal spot radius. Examples are given of the applications of scanning thermal microscopy and scanning thermal probe microscopy that illustrate the potential of these techniques for the imaging of composite materials.     

空间机电产品热设计

本文从热传递原理入手,通过分析空间环境热平衡条件,介绍了空间机电产品热设计的一些主要方法,包括被动热控技术和主动热控技术。最后以空间机器人为例介绍了该产品热设计的一些原则和方法。     

关于零件热变形数值计算误差补偿研究

本文通过对零件传统热变形计算方法误差分析 ,指出了传统方法的误差产生原因 ,并由此给以改进 ,提出了新的热变形计算方法。本文对新旧方法的计算精度进行了分析 ,论证了新的热变形计算方法的优越性。     

机床主轴热设计研究综述

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件,其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度,是影响机床精度提升的最重要因素。因此,在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响,对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中,国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索,基于热设计的过程可以分成三部分内容:热态特性分析方法,热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性(如温度场分布、热变形、热平衡时间等)建模与分析获取必要的参数,然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施,获得较佳的主轴热态特性,最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果,整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。     

电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及最新进展

随着电子技术的迅猛发展,电子设备过热问题愈显突出。文中阐述了电子设备冷却设计的常用手段及其最新的进展情况。     

固态组件水冷却技术研究

介绍了水冷固态功放组件设计过程中的关键技术,包括快接、水道形式和焊接等.针对某固态组件,建立了不同水道形式下的热分析模型,并进行了仿真计算.以此为基础,从热源温度方面分析了水冷组件内强化传热性能,得到了串连水道利于热耗散的结论.样件实验结果表明文中的分析方法是合理有效的.