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。     

微/小通道冷板在某型相控阵天线上的对比分析

微通道换热是近年来电子机械工程抗恶劣环境研究的热点之一。由于其具有良好的换热特性,现在逐渐被应用于高热流密度电子设备的冷却散热系统设计之中。相控阵天线具有热源集中、热流密度极高等特点。文中将新型微通道冷板与某型相控阵天线进行有机结合,提出了一种新的相控阵天线冷却方式。同时,通过基于有限体积法的仿真分析表明,微通道冷板相较于小通道冷板更有利于控制天线中T/R模块的温度。     

某微通道液冷板的结构设计与优化分析

这里以某雷达T/R组件的液冷散热为研究对象,提出了一种新型两进两出U型微通道液冷冷板设计。在保证计算机模拟参数不变的条件下,利用ICEPAK数值模拟的方法,通过分析比较仿真结果,对原单层支流道的冷板进行结构优化,引入双层微通道支流道设计理念。同时,对这两种总体方案进行试验验证,试验结果与ICEPAK仿真结果基本一致。研究结果表明：双层微通道流道的引入显著改善了冷板的散热性能;综合分析液冷板散热效果和进出口冷却液压差,最终选定双层梯形微通道流道设计方案。     

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。     

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。     

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。     

微通道冷板的加工工艺及散热性能研究

文中阐述了微通道冷板的结构设计原则,给出了一种适用于微通道冷板的机械加工及焊接工艺方案.对冷板试验样件进行了焊接质量、密封性及强度检测试验,确定了其结构设计变量的合理取值.通过对比两种工艺性结构形式下冷板试验样件的散热性能数据,得到了微通道冷板焊接方案的选用方法,相关结论可为同类型的冷板设计提供工程设计参考.     

基于CFD三维集成电路微通道传热特性分析

三维集成电路（3D IC）由于其高热密度，给其热管理带来了巨大挑战。微通道热沉因结构紧凑、散热能力突出，是解决三维集成电路散热问题的有效途径。本文以三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道热沉为研究对象，利用计算流体动力学（CFD）方法对三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道的热特性进行数值仿真分析。实验结果表明，不同形状的横截面的微通道，有着不同的散热性能，针对矩形横截面的微通道和圆形横截面的微通道进行比较，矩形横截面的微通道有着更好的散热性能。     

基于小人法的MCM散热设计与仿真分析

航空机载相控阵雷达作为一种典型高密度电子元器件集成系统(Multi-Chip Module, MCM)对高温环境较为敏感,散热设计问题已成为制约其发展的瓶颈问题。针对航空机载相控阵雷达系统多芯片组件热源结构分析基础上,采用小人法对对问题进行创新分析并获得了相应创新设计方法。通过在热源下分布设置银质合金导热柱将热源的热量直接传导至冷板表面,并采用散热风道开口平滑设计避免因风道截面积突变而引起的冷却空气流局部受阻问题。针对某型号机载相控阵雷达接收组件的风冷散热结构进行设计,并通过热力学计算和Icepak软件对散热结构方案温度场进行相应热分析、模拟仿真和系统压力校核,验证设计方案的有效性。     

某数字T/R组件微通道液冷冷板的热设计

文中针对某大功率数字T/R组件局部热流密度较高的特点,提出了微通道散热模块与蛇形流道相结合的散热方式,设计了带有微通道模块的液冷冷板,通过仿真分析优化了微通道模块的几何参数,并验证了液冷冷板的散热效果。结果表明：微通道模块对散热效果改善明显,可保障电子元件工作在允许的温度范围内。该设计方式值得在局部热流密度过高的液冷冷板设计中推广应用。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

某高热耗及高热流密度风冷散热热设计与优化

随着大功率器件的普及,单点热耗高且热流密度大的问题越发突出。以往的解决方法都采用液冷散热,但液冷散热相较于风冷散热存在设备量大、成本高等缺点。文中探讨采用风冷散热解决单点热耗高且热流密度大的问题,使风冷散热方式在高热耗、高热流密度工程上得到应用。通过仿真分析,采用蒸汽腔（Vapor Chamber, VC）均温板并进行风冷冷板结构参数优化,达到减小传热路径上各热阻的目的,从而设计出了满足散热要求的风冷冷板。装机后对实物进行测试,验证了风冷散热在高热耗、高热流密度散热问题上的可行性。     

相控阵阵面热设计及流量分配研究

为解决某有源相控阵中T/R组件散热及组件之间温度差异问题,文中针对相控阵阵面布局特点,采取冷板并联、流量均分的热设计方案。运用定性分析与数值计算相结合的方法确定阵面总流量及流量分配,根据流量分配对最长冷板进行了热仿真分析,分析结果表明流量分配满足T/R组件散热要求。对于影响T/R组件之间温度差异的流量分配问题,通过定性分析各冷板通路流阻组成,介绍了如何利用等流阻匹配实现流量均分。最后通过全阵T/R组件温度测试验证了热设计方案满足T/R组件散热及组件之间温度差异要求。