基于复合相变热沉的一体化设计

为解决弹载电子设备瞬时大功率工作的散热问题,文中采用膨胀石墨和高碳醇复合材料作为相变材料,对相变热沉与模块盒体进行了一体化设计,并对模块结构进行了优化设计,显著提升了复合相变热沉的散热效能。结果表明,采用复合相变一体化设计后,芯片最高温度由107.7 ℃降至87.3 ℃,仿真结果和试验测试结果的偏差小于3.6%,满足了工程散热需求。该研究可供大功耗弹载电子设备模块结构设计、复合相变热沉设计及优化等参考。     

相变薄膜热物性对电子设备热控的影响

相变热控技术是被动热控的重要方法之一。文中对利用柔性相变薄膜材料进行电子设备热控进行了实验研究和数值模拟,获得了相变材料热物性参数和结构参数对热控性能的影响规律。研究结果表明,相变材料的比热容和相变潜热对热控性能的影响较小,材料的热导率、厚度以及来自芯片的热流密度和热源面积因子对热控有较大影响;当系统达到热平衡时,热源中心温度与相变材料热导率、厚度以及热源面积因子成负相关,与热流密度成正相关。     

高热流密度电子设备散热技术

高发热密度电子设备对散热提出了更高的要求,本文就平板热管、微通道、液体喷淋冷却等典型的高性能散热技术及其应用情况进行了讨论和综合分析。     

低熔点金属相变热沉热控性能优化研究

低熔点金属相变材料在高性能芯片热控领域有着重要的应用价值。文中以典型的低熔点金属相变材料铋铟锡共晶合金Bi_31.6In_48.8Sn_19.6（E-BiInSn,熔点为60.2 ℃）为例,基于完全熔化临界时刻的准稳态热阻模型,对均匀热流密度边界条件下低熔点金属相变热沉热控性能进行了分析和优化。针对热功率为50 W、持续时间为50 s的单次热脉冲情形,分析了翅片个数和翅片厚度等关键几何参数以及热沉结构材料和相变材料热导率等关键热物性参数对热沉性能的影响规律,得到了相应的优化参数推荐值和热控性能预测图表。相关研究成果可用于指导低熔点金属相变热控技术的开发和优化设计。     

电子设备热设计综观

电子组装密度的迅速扩展并由此带来热流密度的增大与散热技术的矛盾,使热设计工程师面临一场新的挑战。本文从热设计的基础研究和传热在电子设备工程上的应用这二个方面,介绍了新近的工作进展。其中包括微型散热器件、新型冷却剂的传热特性、二相流冷却、热设计较件开发和热设计标准的宣贯等几方面问题的述评;在应用方面,以大容量、高速电子计算机的冷却问题为主线,介绍各种新型的冷却措施。文中认为,热设计工程师应从冷却系统的功能、可用性与维修性、可靠性规定指标和冷却系统的投资费用等一些基本原则出发,研制出一些更为有效的冷却方法,以适应这一发展形势的需求。     

弹上大功率伺服驱动器散热设计与仿真

针对弹上大功率伺服驱动器功率模块的散热问题,提出一种采用相变材料储热的温控方案。通过对功率模块的发热量和所需相变储热材料体积的理论计算,分析该方案的可行性;利用仿真软件对驱动器进行建模并对相变材料储热方案进行仿真,对比分析驱动器自然散热和采用相变材料储热的效果。结果证明：该方案对于大功率伺服驱动器的温控效果显著,能够将功率模块温度控制在正常工作范围内。     

用于定标黑体的相变热沉实验研究与数值分析

针对航空器件内部散热效率低的问题,设计一种圆柱形相变热沉,以石蜡为相变材料,通过实验和仿真研究肋片结构对热沉内部瞬态熔化和加热面温度变化的影响.结果表明,增大肋片长度和数目均可使热沉内部温度分布更加均匀、降低热沉加热面温度,但增加内部阀杆直径影响很小.当临界温度较低时,增加肋片在热沉内的占比可延长工作时间.     

复合恒温构件热变形控制技术研究

研究了复合恒温构件在机床热变形控制中的应用,在分析相变热传导的基础上,研究了包含相变过程的二维传热特性,利用自适应变网格有限方法计算相变材料复合恒温构件机床立柱及主轴箱的温度场和热变形值,并将之与实测值比较,二者基本吻合。试验结果对精密数控机床热变形控制具有一定的参考价值。     

热沉扩展表面积对换热性能影响的数值模拟研究

通过数值模拟的方式,研究了在冷却工质通过热沉通道消耗的分别泵功为0.04W和0.4W时,扩展表面热沉的扩展表面面积对热沉加热面的过余温度的影响。结果显示,在加热面面积一定,泵功为0.04W时,扩展表面面积的增大可以明显的降低热沉加热面的过余温度;在泵功为0.4W,扩展表面面积与加热面面积比值小于2.25时,扩展面积的增大可以降低热沉加热面的过余温度,当该面积比值大于2.25时,扩展面积的增大对热沉加热面的最高过余温度和最低温过余温度没有影响。     

大功率LED相变热沉的传热性能研究

研制了一种利用相变传热原理进行传热的大功率LED相变热沉.实验结果表明与传统实体热沉相比,相变热沉具有更快的启动性能,随着加热功率的增加,其热阻逐渐减小,并低于传统实体热沉,同时在高加热功率条件下,仍能保持良好的均热性能与轴向导热性能.     

基于相变材料和均热板的复合散热技术研究

弹载、机载等平台的雷达干扰设备的工作环境及安装空间要求越来越苛刻,集成度越来越高,同时发射功率需求日益增大,导致设备的热流密度数倍增加,对设备的散热提出了更高的要求。文中采用单一铝实体、铝与相变材料、铝与相变均热板复合3种热沉,通过试验对比其散热效果。结果表明铝与相变均热板复合热沉在综合考虑散热和减重方面具有一定优势。     

基于Icepak 的水冷板散热器性能研究

文中采用Icepak 数值模拟的方法,研究不同结构形式的水冷板散热器的换热性能与压力损失,分析了并联流道截面积、流道布局对换热性能与压力损失的影响。结果表明:并联形式的水冷板散热器3的换热性能最好,且压力损失适中。当分流道截面积逐渐增大时,水冷板散热器3 的换热性能及压力损失逐渐降低。而当分流支路当量直径较大时,主管路的压力损失占主导,各分流支路流量受主管路压力损失控制,则此时各分流支路的流量分配不均匀,越远离入口处的分流支路流量越小。     

浮动蒸汽腔散热器性能测试与仿真回归分析

随着各类电子器件与设备的小型化和多样化,产品功耗与热流密度也在发展迭代中迅速攀升,对高效散热的需求越来越强烈。文中主要针对均热问题,介绍了蒸汽腔均热技术的基本原理,通过实测对比了一种浮动蒸汽腔散热器与传统热管散热器的均热性能,也对抗重力性能进行了测试分析和仿真回归。结果表明,浮动蒸汽腔散热器的均热性能优于传统热管散热器,而重力的方向对其均热能力有影响,应用中不推荐两片蒸汽腔处于上下相对位置的竖直状态。仿真回归得到的蒸汽腔等效导热系数可供后续产品设计参考。     

圆柱形相变储热器热损失的试验研究

相变储热有着密度高、体积小、质量轻,蓄放热过程中温度波动小等优点,在太阳能热利用、工业余热回收、采暖及空调等领域有着较为广泛的应用。本文利用相变储热试验平台模拟储热器的工作原理,对储热器不工作状态下内部和外部温度进行监测,发现相变储热器在非稳态散热时具有比较明显的凝固放热现象,而且通过顶面的热损失严重;对储热器热损失进行了分类,对储热器热损失系数这一关键数据进行探讨;最后,在试验和理论分析基础上提出增大上部保温层厚度、加强进出口部位的保温、减小管径和增加阀门可减小储热器通过顶面的热损失。     

高导热能力的蓄热装置传热性能研究

固液相变材料的导热系数极低,往往不能在规定时间内完全相变融化以吸收电子设备工作的热负荷,导致电子设备出现局部超温现象。文中采用数值仿真和试验测试的方法对高导热能力蓄热装置进行研究。采用均温板与蓄热装置一体化设计,均温板将点热源转换为面热源消除了电子产品温度峰值导致局部超温的问题,也增加了相变材料的吸热面积。同时在相变材料中设置铝合金板以及铝合金波纹板。通过上述设计,增大了石蜡的当量导热系数,增加了短时间内石蜡的融化量进而提高了蓄热能力。     

复合相变材料在电子设备短时瞬态温控中的应用

阐述了石墨/石蜡复合PCM(相变材料)相较于传统PCM的优势,介绍了相变储热器的设计及工艺填充方法。通过实验验证了基于等效比热法的相变储热器的仿真和优化。从而简化了传统PCM在电子设备短时温控领域应用中的设计、计算、强化传热、封装问题,为石墨/石蜡复合PCM储热器设计及应用提供参考。     

同心套管双程流相变蓄热单元蓄放热特性研究

采用JDJN-60型相变材料,设计并制作了同心套管双程流相变蓄热单元,利用试验手段对蓄热单元在不同工况下的蓄放热性能进行了研究,分析了传热流体进口温度和流量变化对蓄放热过程的影响。研究结果表明:随着传热流体进口温度的提高,蓄热时间不断减少,但流量增加对蓄热过程影响不大。初步掌握了蓄热单元的蓄放热特性,为其工程应用提供参考依据。     

海拔高度对变频器散热影响的研究

根据高海拔地区空气的流动特点,引入海拔高度参数。结合不同海拔高度空气特性对散热器温度的影响,对文献[11]提出的板翅式散热器对流换热系数关联式做了修正。根据修正后的关联式计算了散热器出风口空气平均温度和散热器平均压降。修正后的理论计算结果与仿真结果的相对误差小于5％,表明该修正合理。文中的结果可为高海拔地区变频器等电气产品的热设计和可靠性评估提供计算方法和参考数据。