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。     

小直径深孔冷板流道枪钻加工工艺参数研究

小直径深孔冷板流道的加工精度直接影响深孔冷板的散热效率和使用寿命.文中采用正交实验法对深孔流道的枪钻加工工艺进行了研究,通过分析刀具转速、进给量及冷却液流量对深孔流道中心线偏差的影响规律,优化了工艺参数.试验结果表明,小直径深孔冷板流道中心线偏斜≤0.9 mm/m,可满足深孔冷板的精度要求.     

高功率雷达冷板的流动性及散热性研究

针对某型雷达高功率且热流密度大模块,采用液冷强迫对流方式解决系统散热问题,分析了影响液冷冷板流量分布特性和散热特性的因素;基于搅拌摩擦焊技术的复杂流道焊接工艺,提出了三种流道结构形式冷板。依据单一变量原则,分别以流道宽度、深度、冷却液等效入口流速为变量,对不同流道结构冷板进行流动性及散热性研究,试验表明了为提高冷板流动性能和散热性能,应综合考虑冷板流道宽度、深度、冷却剂流速等因素影响;另外,O型结构冷板的综合流动性能和散热性能优于其他两种结构形式冷板。     

两相流冷板流道除水烘干工艺研究

与传统液冷系统相比,两相流冷却系统在冷板流道多余物控制上,除了不能有金属切屑、油污等杂质外,还增加了除水要求,防止低温环境下水结冰堵塞流道。冷板流道布局复杂且存在盲区,除水难度极大。文中针对两相流冷板除水烘干工艺进行了重点研究,采用加热升温与抽真空相结合的工艺措施使冷板流道内的残留水持续沸腾汽化以达到除水目的,并通过理论研究与试验分析将工艺参数固化。试验结果表明,该工艺方法可行,且能有效提高产品两相流冷却系统的整体可靠性。     

某型雷达DAM液冷流道性能优化分析

数字阵列雷达组件模块的冷板设计是整个散热系统的核心。基于不可压缩计算流体力学方法,采用Fluent软件对某型雷达数字阵列模块的冷板散热过程进行了模拟分析。通过分析冷板内部的温度场、速度场分布,指出了翅片位置速度分布均匀性的重要性;结合流动拓扑特性给出流道设计需要考虑的流体结构,并以此为依据提出更为有效的优化设计方案。     

铝合金液冷冷板窄台阶搭接搅拌摩擦焊工艺研究

文中研究了铝合金液冷冷板窄台阶搭接搅拌摩擦焊工艺。冷板基底材料为6063 铝合金,盖板材料为3A21 铝合金。设计了窄搭接搅拌头,减小了轴肩宽度和焊接压力,增加了接头焊接时材料的流动性,针对不同焊深窄台阶冷板进行了窄搭接焊接工艺试验。研究表明,通过优化搅拌头形貌尺寸和工艺参数能够实现4-2（焊缝深度–台阶宽度,mm）、6-4 和9-6 的窄搭接搅拌摩擦焊焊接,焊接过程中进行定位预焊能有效避免产生焊缝S 型曲线,前进侧为6063 或3A21 时均能形成良好的焊缝。     

模块冷板作用及组装流程浅析

冷板为电子器件提供散热通路,器件封装形式改变导致器件散热需求发生变化,冷板由器件底部粘接薄板改为器件顶部盖板。文中介绍了两种冷板的结构特点,分析当前冷板设计的问题及解决办法,表贴器件为主的模块采用薄板冷板带来很多组装难点,应改为散热盖板形式冷板,为新型电子模块冷板设计及组装提供借鉴。     

矩形槽道微通道冷板制造工艺技术

对微通道冷板的制造工艺技术作了简要阐述。就微通道冷板的结构特点,分析了多种成形工艺方案,着重介绍了氮气保护铝钎焊焊接工艺技术。采用这种工艺技术研制出的微通道冷板,经X射线检测内部微槽道无钎料堵塞,经1．5MPa水压密封试验焊缝密封且冷板两侧薄壁大面无变形,满足了某机载有源相控阵雷达收发组件对冷板结构功能一体化的设计要求,应用该项工艺技术能满足产品批量生产的需求。     

基于改进的低雷诺数湍流模型的软性磨粒流加工仿真与实验

针对模具结构化表面软性磨粒流精密加工中壁面特性求解困难的问题,基于改进的低雷诺数湍流模型提出了一种对软性磨粒流壁面特性进行分析的方法。该模型仿真的湍流可以从充分发展的高雷诺数湍流到低雷诺数湍流,所以,对于壁面区域的求解精度更高。以机械加工中常见的U形沟槽为仿真对象,数值模拟了其内部流场,尤其是壁面区的流场特征参数。分析结果表明:当初始压力p0在2.5～4.5MPa之间时,流道的内部流动是不完全发展的湍流,详细分析了p0为4.5MPa时渐变截面流道的内部流动,压力与速度分布均是中心高、两侧低,而且越靠近U形底部,压力值和速度值越高;磨粒流速度一直增大,磨粒受到的驱动力增大,使得单位时间内颗粒与壁面的碰撞增加。通过碰撞观测实验发现磨粒对壁面的碰撞速度与仿真结果相符,加工实验进一步验证了仿真结果。     

某数字T/R 组件液冷冷板的改进设计

文中针对某数字T/R组件出现的局部过热问题,对原有液冷冷板进行改进设计。组件加工工艺由传统的铣削加工改为一体压铸成型,冷板流道改为铜管嵌装结构,并引入微通道散热技术,分别设计直齿微通道散热模块和菱形柱微通道散热模块。测试结果表明:微通道散热模块对散热效果改善明显,可解决局部过热问题;引入微通道散热模块后冷板流阻有所增加,但在允许范围内;菱形柱微通道散热模块由于边界层重新发展和二次流的产生,散热效果比直齿微通道散热模块好,热流密度越高,改善效果越明显。文中数字T/R组件最终选用直齿微通道散热模块的流道结构。菱形柱微通道散热技术可在更高热流密度的情况下应用。     

液冷冷板流道洁净度控制技术研究

现代电子设备中大量采用冷板类构件,而冷板的冷却流道排布密集,结构复杂,内部洁净度一旦失控,液冷系统堵塞、泄漏等故障就将发生,严重影响电子设备的正常工作运行。为提高液冷系统密封性及运行可靠性,针对液冷冷板制造加工过程的污染高风险工序环节,开展机加工过程防护技术、高效清洗技术和流道洁净度检测技术相结合的全过程污染控制技术研究。试验验证和电子设备研制实践表明,采用该控制方法可有效控制加工过程的切屑、油污、切削液等各类污染物残留,有效提升冷却系统的整体洁净度。     

高功率移相器的电子束封焊技术

研究了高功率移相器盒体与盖板的电子束封焊工艺技术。通过接头的结构设计解决了一次启盖返修问题;通过专用夹具的设计有效地控制了温升,经点温计测量最大温升不大于60℃;采用一条焊缝两次焊接工艺保证了焊缝的熔深要求,改善了焊缝质量,经氦质谱检漏仪测试,气密性优于1．013X10^-3Pa．cm^3／s的氦漏气率。该移相器已成功地应用于某雷达天馈系统。     

集成固相焊接方法在液冷板制造中的应用

为了提高6063铝合金翅片式大宽度流道液冷板的散热性能和焊接可靠性,满足雷达系统功放组件高集成、大型化带来的热耗快速增加的散热需求,文中提出采用2种固相焊接方法(扩散焊和搅拌摩擦焊)集成完成液冷板的制造方案,明确了集成焊接方法的工艺性结构设计要求,验证了工艺制造路径,仿真分析了集成焊接方法对结构刚性的影响。结果表明,集成焊接方法能够实现液冷板的高质量焊接,焊后结构刚性得到大幅提高。某功放组件采用集成固相焊接方法成功成型了液冷流道,其焊接质量满足设计要求,在1.5 MPa服役压力下的流道表面变形量仅为0.015 mm。     

不锈钢复合板焊接接头晶间腐蚀失效分析

针对不锈钢复合板焊接接头出现晶间腐蚀裂纹问题,采用光学显微镜、扫描电镜、XRD等技术手段对复合板焊接接头的组织、成分以及相组成进行检测和分析,对焊接工艺规范和热处理制度对焊接接头耐蚀性的影响进行探讨。结果表明,接头焊缝区铁素体含量18．3％,晶粒度9．5级,过渡层焊缝铬的含量9．58％,低于耐蚀性要求;接头产生了σ等硬脆相,这些因素都增大晶间腐蚀敏感性;焊接线能量过大,将降低接头的腐蚀性能;复合板整体消应热处理可以取消。     

一种用于搅拌摩擦焊厚板焊接的新型搅拌头

针对厚板在搅拌摩擦焊接时下层金属焊接温度偏低、金属流动不畅、容易产生组织疏松或空洞，而上层金属因温度过高、流体压力过大而产生溢出和飞边等典型厚板焊接问题，从优化搅拌头结构的角度出发，设计出一种新型厚板焊接强力搅拌头。在焊接20mm高强度铝合金的实验中有效地消除飞边和空洞缺陷，获得了成功的应用。     

Beta ratio, swirl and Reynolds number dependence of wall pressure in orifice flowmeters

Experimental work has been performed in an effort to gain a better understanding of the flow field inside orifice flowmeters and the pressure field generated on the walls of the pipe and orifice plate. As a part of a larger study, extensive wall pressure measurements have been made on the pipe wall from four pipe diameters upstream of the orifice plate to six pipe diameters downstream, as well as on both the upstream and downstream faces of the orifice plate. These measurements were performed for Reynolds numbers of 54 700; 91 100 and 122 800; for beta ratios of 0.50 and 0.75 with air as the working fluid. An adjustable swirl plate was installed, which was used to impart varying amounts of swirl into the flow upstream of the orifice plate. For each swirl case, Pitot and static pressure probes were used to characterize the upstream flow field while the pipe wall and orifice plate surface pressures were measured.     

轴向柱塞泵降噪分析与研究

轴向柱塞泵在某平地机装机试用过程中出现啸叫的现象,通过原型泵和故障泵噪声对比测试分析,判断柱塞泵噪声异常是由于配流盘过渡区采用小孔阻尼引起的。根据对配流盘的计算分析、CFD仿真,认为配流盘过渡区小孔阻尼结构会导致柱塞腔较大的压力冲击,从而产生较大的流体噪声。将配流盘过渡区小孔结构改进为三角槽结构后,降噪效果得到显著的改善。     

往复压缩机焊接活塞失效分析

某压缩机焊接结构的活塞部件在服役过程中,其侧面环板脱落并撕裂.通过化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验以及超声波检测等手段对其进行失效分析.结果表明：失效环板为轧制状态是导致其性能呈现各向异性、内部应力不均从而造成撕裂破坏的原因之一.此外,环板过薄导致板材厚度方向抵抗层间撕裂的能力不足,在焊接过程中易产生翘曲变形,并使得最后焊接部位易出现未焊透现象,从而造成焊接部位强度不足导致环板脱落.     

雷达铝合金液冷壳体电子束焊接裂纹分析

液冷壳体是电子设备中的关键部件。某雷达壳体水道采用深孔钻+电子束焊成形,要求满足1.5 MPa 30 min无泄漏。文中针对产品实现过程中发现的浅表裂纹,使用原子发射光谱仪及偏光与非偏光结合的拼图模式对材料成分、接头宏观形貌和微观组织进行了分析。结果表明,浅表裂纹出现在修饰焊的区域内,沿着熔合线分布。较大的热输入和过度拘束是导致浅表裂纹的主要原因。     

Characterization of flow homogeneity downstream of a slotted orifice plate in a two-phase flow using electrical resistance tomography

Two-phase flows are complex and unpredictable in nature, commonly encountered in a majority of fluid transport systems. The accurate measurement of two-phase flow is critical for a wide range of applications from wet stream to multiphase flows. There are different methods to meter two-phase flow in various industries. One approach is to produce a flow meter that does not require the individual flow components to be separated and measured separately. This goal can be met if a homogenized mixture is produced which can be measured by a standard single phase flow meter. The slotted orifice plate was invented as a flow meter for single phase flows, it is independent upon upstream flow conditions. Slotted orifice plate flow meter's utilization in two-phase flow revealed that it is highly capable of working as a flow conditioner transforming most of the multiphase flow regimes into a fairly uniform mixture. This study measures how the relative homogeneity of an air/water mixture varies downstream of the slotted plate in a horizontal pipe for various upstream conditions including elongated bubble and slug flow regimes using electrical resistance tomography (ERT). According to this study, the optimal location with a maximum homogeneity was determined to be between 1.5 and 2.5 pipe diameters downstream of the slotted orifice plate. This indicates that placing a slotted orifice plate at the obtained distance upstream of another flow meter such as a venturi coupled with a density measuring device like a radiation based densitometer or an electrical impedance device will help in obtaining accurate multiphase flow rate measurement.