高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

基于Flow Simulation的高频电源散热器优化分析

散热器散热效果对电子器件的性能及寿命有着重要影响,故对其进行散热优化分析显得尤为重要。通过应用CFD软件Flow Simulation,对某高频电源散热器进行了数值模拟分析,并通过改变散热器鳍片高度、鳍片间距、鳍片厚度,使其散热效果达到最优化,为散热器的选型、制造提供必要支持,并为同类型产品的优化分析提供了借鉴。     

非等高翅片平板热管散热器仿真研究与优化设计

为提高热管散热器的散热效率,文中对平板热管散热器的散热翅片进行优化,提出一种在风冷条件下的非等长翅片散热器。首先通过研究环境温度、热源功率、风速对芯片温度的影响,当风速大于8 m/s时,通过增大风速对芯片的降温作用并不显著。然后通过对比等长翅片与非等长翅片的散热效率,提出非等长翅片中最长翅片与最短翅片差p的概念,p值分别取8.5 mm、17.0 mm、25.5 mm、34.0 mm进行仿真对比研究。当热源功率为600～1000 W,平板热管散热器翅片长度差在25 mm左右,散热效率最高;当热源功率为200～400 W,平板热管散热器翅片长度差在8.5 mm左右时,散热效率最高。结果表明,非等长翅片热管散热器优于等长翅片热管散热器的散热效率。     

热管模组在机载ATR密闭机箱中的应用研究

某机载电子设备（ATR）密闭机箱内集成了多个中央处理器（Central Processing Unit, CPU）热源,单个CPU热源的热功耗达到了80 W。为了解決整机在高温环境下的散热问题,文中给出了一种基于热管模组的机箱散热结构。通过对热管模组的结构设计,在实现机箱密闭结构的基础上,将每个热源的热量快速传导至机箱两侧的风道内,提高了热源与外界热沉之间的导热效率。对热管模组中的热传导结构、肋片散热器的参数设置以及风机选型进行了理论分析计算,得出了热管模组具有导热效率高、热阻低的性能特点。借助ANSYS Icepak热仿真软件,对热管模组的散热性能进行了模拟仿真,并对仿真结果与设备在高温试验环境下CPU的温度测试结果进行了对比。对比结果表明,热仿真在设计阶段能够比较真实地反映热设计效果,热管模组的散热性能满足机箱的散热需求,解决了机箱内部多热源的散热问题。文中解决ATR密闭机箱多热源散热设计的有效方法对类似机箱的热设计具有参考价值。     

基于Icepak的一种射频电源芯片散热器改进设计

射频电源作为射频激励轴快流CO2激光器的核心组件,其稳定性与可靠性是影响气体放电和激光器功率提升的关键因素,而电源芯片散热能力是决定射频电源稳定运行的重要条件之一。为了改善散热器的散热性能以保障激光器稳定可靠运行,基于流体计算软件平台Icepak设计了一种散热器改进方案,并利用搭建的测试平台测试了改进模型的散热性能。结果表明:改进方案散热效果较好,并具有结构简单、加工容易的特点,完全能满足射频电源正常工作对散热器性能的要求。     

电子设备中导热衬垫的选型及散热凸台的设计

导热衬垫和散热凸台的组合使用是电子设备板卡上散热器件常见的散热方式之一。散热器件和印制板的尺寸公差较大,导致导热衬垫的选型和散热凸台的设计变得困难,因此提出一种新的导热衬垫选型和散热凸台设计的方法。首先建立散热器件与散热凸台之间间隙的两种尺寸链模型。然后利用概率法分析尺寸链,推导得到导热衬垫厚度选择的充要条件及一般准则。进一步,基于封闭环中间偏差的计算,推导了散热凸台高度的计算公式。最后进行实例分析以验证该方法的有效性,结果显示导热衬垫能够补偿散热器件与散热凸台之间间隙的置信度大于99.75%。该方法为导热衬垫的选型及散热凸台的设计提供了理论依据。     

基于流动换热特性管带式散热器结构优化

根据管带式散热器结构特点,获得影响散热面积的主要参数.基于CFD对散热器的流场进行分析,获得流场的内部流动细节;通过流体耦合传热计算获得散热器的传热系数;采用多孔介质代替散热器芯体对散热器整体进行仿真,获得冷却管束内热流分布情况;基于上水室入口位置对散热器散热的影响分析,对散热器进出水口的相对位置进行优化;对比分析冷却管间距对散热器压损和散热能力的影响,获得最佳翅片间距对原型散热器进行改进设计.结果可知:基于散热器流动换热特性,对管带式散热器进行结构优化,结果可知:根据最小热阻理论,流体会选择阻力最小的路径,散热器进出水口左上右下的布置中流体会先垂直通过冷却管,然后在下水室内混合从出水口流出,设计最优;对于双侧波纹散热带的管带式散热器,可以提高原型散热器芯体的密度,在加工工艺允许的情况下选择较小的翅片间距.若将散热器的翅片间距优化为3 mm,气侧的总散热面积、阻力均满足要求,而整个散热器质量减少38.21 kg,可节省成本1604.82元.研究内容和分析结果为同类设计提供参考.     

二维多孔材料散热器的热分析及结构优化

为了改善散热性能,文中对某家电产品中PCB 板上的散热器进行了热分析及结构优化,在翅片散热器热分析的基础上,对2 种二维多孔材料散热器进行了热分析,对比了3 种散热器的散热性能。研究表明:在强迫对流散热条件下,与翅片散热器相比较,二维多孔材料散热器的散热性能更好;六边形多孔材料散热器比矩形多孔材料散热器的散热性能要好,同时更有利于实现结构的轻量化要求,降低材料成本,提高产品利润。     

密齿铲齿散热器与密齿型材散热器散热性能对比

通过改变散热器齿片种类,利用ICEPAK仿真对比并通过实验测试对比的方式,分析在同等条件下密齿铲齿散热器与密齿型材散热器的散热效果。通过对仿真结果及实验测试结果的对比,铲齿散热器相对于型材散热器由于其高密齿的可加工性,增大了散热面积,因此密齿铲齿散热器的散热效果优于密齿型材散热器的散热效果。为优化散热器的散热设计提供一种设计思路。     

某推土机发动机舱热管理性能分析及优化

本文计算了一款推土机的发动机舱内空气流动,发现设计中存在着风量较小,散热器散热量不足的问题,针对发现的问题,提出了移动风扇,改变风扇旋转方向,增加导风罩三种优化方案。在三种优化方案中,可以看到改变风扇的旋转方向可以有效的增加发动机舱的流量,但是对散热器散热效果提升不明显,增加导风罩会使得机舱空气流量变小,但是能有效地增加散热器散热。     

装载机独立散热系统的改进

正1.存在问题装载机水散热器是由金属水管穿插散热片构成,各散热片之间留有约2~3mm的间隙。杂物容易随气流卷入散热器,卡在散热片的间隙中,人工清理非常困难。久而久之,杂物堵塞水散热器后会影响散热效果,严重时会造成发动机因过热而损坏。2.改进方法为了解决装载机水散热器容易堵塞问题,我们设计了风扇正反转散热系统。风扇正反转散热系统的结构、原理及选型如下所述。     

一种低温供暖自然对流散热器的换热特性及结构的研究

我国的低温热源资源非常丰富,但由于部分低温热源的温度较低,利用率不高,造成了一定的浪费。毛细管自然对流散热器是一种新型的低温供暖末端设备,以毛细管网为换热芯,以自然对流为主要散热方式,可使用不低于30℃的热水采暖,从而对其他类型供暖末端设备难以利用的低品位热源加以循环利用。本文利用数值模拟的方法,分析了毛细管自然对流散热器的散热规律,得出了设备高度、厚度、进风口和送风口尺寸等几个结构因素与设备散热强度的制约关系,并根据关系曲线和数据总结出了最优结构因素的计算公式,为毛细管自然对流散热器的进一步研究和应用提供了依据。为保证结果的可信性,本文还通过相应样机的散热量试验结果和温度场实测数据对模拟结果进行验证,结果表明模拟计算结果正确。     

电子器件冷却用散热器的结构形式与研究进展

散热器是电子器件散热或冷却的主要部件之一,散热器结构形式的设计与参数选取直接影响到散热效果。目前,电子器件常用的散热器有柱状翅片散热器、矩形通道散热器、锯齿形翅片散热器和液体冷却散热器等几种。散热器流动与换热的研究是进行结构参数优化及新型散热器研制的基础,而结构参数优化可减小散热器的体积,节省材料,提高散热效果。为解决一些发热量周期性变化或间隙性工作的电子器件散热问题,相变材料被应用到散热器中。此外,微通道可有效解决高热流密度电子器件或芯片的散热问题,但微通道流动压降较大,因此如何减小流动压降成为微通道散热器设计的一个关键。     

矩形肋片散热器几何参数对散热的影响分析

为考察矩形肋片散热器几何参数对散热效果的影响规律,文中应用热仿真分析软件Flotherm对矩形肋片散热器在不同结构参数下的模型进行了自然对流散热计算,通过对比分析不同模型的温度和热阻计算结果,探讨了散热器基板参数和肋片参数对其散热性能的影响。分析表明,改变散热器肋片的高度、长度和间距可有效降低散热器的热阻。这些几何参数可以作为散热器热设计变量,以进一步对散热器进行优化设计。     

基于Flotherm的大功率IGBT散热器设计与仿真

在伺服控制驱动领域,要求绝缘栅双极型晶体管(IGBT)散热器结构紧凑,安装空间有限,同时要求大功率输出且长时稳定工作。为解决问题,设计了一种兼具风冷和水冷的散热器,并利用Flotherm软件对IGBT元件和完整的散热器建立高质量的仿真模型,通过软件仿真计算得到了该散热器翅片槽和水冷管道的流速分布、IGBT元件和散热器的温度分布。同时,利用仿真结合工程实际经验,针对风冷散热翅片参数及水冷管道的布置,进行了优化设计。最终对比仿真结果与实验数据的相对误差在5%以内。     

一种汽车LED前照灯散热器的性能分析及优化

为解决汽车用发光二极管的散热问题,将散热器的结构进行优化,对某LED车灯散热器进行参数化建模,利用仿真软件对每一组散热器进行热力学仿真分析,并结合汽车静止和行驶两种工况,通过改变不同参数的参数值研究该参数对散热器散热效能的影响。根据参数值—温度曲线选定最合适的参数值,以此对散热器进行优化设计。通过实物加工并设计实验平台对仿真计算结果进行实验,验证了优化参数的正确性。     

基于CFD技术汽车发动机冷却系统匹配性设计

良好的冷却系统是保证发动机高效工作的重要保证。根据汽车发动机冷却系统的设计要求与基本的传热理论,对某款汽车发动机冷却系统进行设计,对选型设计、散热器风扇的匹配等进行分析,提出了匹配的评价依据。建立风扇、散热器的CFD模拟仿真分析模型,对风扇、散热器及二者匹配性进行模拟分析,并分析串并联布置散热器的差异。结果可知:对所设计风扇、散热器及二者的匹配进行校核,高低温散热器的实测散热系数与理论散热系数之比均大于1,表明设计合格,满足要求;串联散热器虽然散热效率稍高,但是由于发动机一泵两路的散热形式,并联形式的散热器适用范围更广,对高温恶劣情况的耐用性更好;最佳工况校核表明,冷却水由入口处的95℃下降到出水管处的大约平均78.2℃,满足发动机使用要求;分析结果的一致性表明分析的准确性和可靠性,为同类设计提供参考。     

Mosfet管散热器正交试验模拟优化设计

利用仿真软件ICEPAK对一款大功率MOSFET管散热器进行了热仿真模拟。为了提高散热器的散热效率以及控制散热器重量,使用正交试验法对散热器进行模拟优化设计,从基板厚度、翘片数量、翘片间隔等5个方面考察了MOSFET管散热器的尺寸参数对散热器重量与MOSFET管最高温度的影响。得到了一个散热效率最优化结果,优化后MOSFET管的最高温度较优化前下降了26.644℃,重量降低70 g。     

中压矿用变频器主电路损耗分析及散热设计

对矿用变频器主电路器件损耗做了全面分析,用线性近似法对IGBT进行损耗分析,分析了功率器件内部热源与外界环境之间的热流路径,并在此基础上设计出了水冷散热器。实验表明,该散热设计使变频器具有很好的散热效果,可满足工业实际应用的要求。     

基于ICEPAK的EPS控制器的散热优化研究

针对EPS控制器中MOSFET管过热而造成控制器失效的问题,对EPS控制器的散热性能进行了分析。基于传热学理论,计算MOSFET的功率损耗并系统分析了控制器的散热路径,初步选择了散热器的参数并利用三维设计软件建立了控制器的仿真模型,运用热分析软件ICEPAK对控制器的仿真模型进行了数值模拟,得到了控制器稳态工作条件下的温度场。同时结合影响散热器散热性能的因素,分别以散热器热阻、质量和MOSFET温度为优化目标对散热器结构参数进行了优化。最后利用高低温交变试验箱和温度传感器,对控制器在高温、负载下的散热器底板温度进行了测量并记录试验数据。实验结果表明,控制器温度场的仿真是准确的,两者最大误差在15%以内,证明优化后的散热器结构是合理的,同时也验证了模拟仿真对控制器散热设计的可行性和有效性。