空间相机大功率热源散热设计

为解决复杂外热流下散热面难以确定的难题,基于散热面总到达外热流最小的设计原则,对空间相机大功率热源散热设计进行研究。首先,根据相机所处空间环境分析相机受到的外热流。接着,通过分析外热流与热源工作模式,采用在相机两侧设置辐射冷板散热并通过热管耦合的方式,增大了热源的散热效率,减小了辐射冷板的面积。最后,根据相机所处空间环境和采取的热控措施利用热仿真软件进行了热分析验证。仿真结果表明：可见光组件温度为-1.9℃～12.9℃,红外组件温度为1.7℃～10.5℃,制冷机热端温度为-12℃～0.3℃,制冷机压缩机温度为-11.3℃～21.3℃。满足温控指标要求,解决了复杂外热流下相机大功率热源的散热问题。     

某型电动轮矿用车电机控制器的散热设计

对电动轮矿用车自卸车电机控制器的热损耗进行了分析,对主要发热器件IGBT模块进行了损耗分析与计算,对功率器件散热的热流路径进行了分析计算,提出了散热冷板功率和热阻指标要求与散热设计,最后对冷板的散热性能进行了热性能试验,试验结果表明满足设计要求。     

某雷达大功率固态发射机的结构与散热设计

介绍了某雷达大功率固态发射机的结构布局及散热设计,并给出了关键部件的焊接及加工工艺方法。根据功放组件、供电电源及微波合成波导的热耗大小及分布形式,确定了整机液冷散热的热控方式,并进行了散热仿真分析。首先,基于热平衡方程计算得到单独模块散热所需的冷却液流量,并据此对冷板结构进行优化设计;然后,将各自冷板等效为独立的二端口流阻器件,在Flomaster中建立整个热控系统的一维流体分配模型,得到分流板的关键结构设计变量;最后,通过FloEFD软件并结合工程实际对整机进行散热仿真分析,得到发射机各器件及组合的表面温度分布云图。结果表明,功放组件芯片的最高温度及温度一致性均满足使用要求,从而验证了整机结构和散热方案的可行性。     

某舰载密闭电源机柜的热设计及实现

针对某密闭电源机柜的热设计要求,采用局部水风换热器循环风冷和冷板表面器件散热相结合的设计思路,以UG三维软件进行整体结构布局设计,再利用UG高级热流仿真模块进行热散耗功率仿真,从而较好地解决了电源机柜的变压器和隔离栅双极晶体管(IGBT)等重要器件的散热问题。整个方案具有设计合理、紧凑、可靠性高等特点。最后通过试验,验证了整个机柜热设计的合理性。     

一种空间受限大功率VPX机箱热设计与分析

为解决19英寸标准1U插箱在体积极度有限条件下的散热问题，开展了一种空间受限大功率VPX机箱热设计工作。首先，针对机箱热耗及散热要求，进行了系统风量计算、风机选型以及风道优化工作。此外，为监控风机的运行状态，采集风机转速信号并上传至背板，通过背板反馈信号控制前面板上LED灯闪烁。其次，由于机箱中信号处理板热耗较大且热点分布复杂，设计了一种防风道短路、无散热死区的高性能冷板结构。最后，采用基于Icepak的CFD仿真方法验证了该方案的有效性，并模拟了高温条件下关键芯片的温度变化情况。结果表明，改进后的冷板结构避免了原结构中子板散热不良的缺点。同时，在有限空间内实现了各发热芯片的散热要求。     

一种基于场协同原理的强化液冷冷板研究

随着功率芯片热耗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。基于场协同原理,设计出一种菱形肋强化换热冷板,并和传统的深孔钻、微通道冷板进行了综合性能对比。仿真和试验研究表明:在同样总温差下,菱形肋冷板所需流量可低至深孔钻的1/3 以上;换热面积相当时,菱形肋冷板的总温差约为矩形肋(微通道)冷板的83%左右。     

Hα太阳空间望远镜热设计

Hα太阳空间望远镜具有对日光谱成像及全日面成像功能,具有多功能、高度集成化的特点。它位于卫星载荷舱内,在轨姿态多变,并且具有连续观测的工作模式,焦平面组件及电单机工作热环境苛刻,对热设计提出较高要求。通过星载一体化设计及相机结构合理布局,在卫星舱板靠近相机处预留辐射散热通道,合理设计散热面将工作热耗快速导出,保证各部组件温度满足指标要求。搭建热平衡试验平台,对高低温工况下的热分析和热平衡试验及在轨数据进行对比,同一工况下各电单机最大温差≤4℃,对热设计的正确性进行了验证。保证了Hα太阳空间望远镜在复杂空间环境下的正常工作,对此类空间太阳望远镜热控设计具有一定的借鉴意义。     

VHF波段宽带连续波大功率双通道功放组件的设计

首先针对VHF波段宽带连续波大功率固态功放组件的整体指标要求,分析主要指标间的关系和相互制约性,对指标之间相互制约问题折中考虑,优化设计。既能实现大功率、线性化指标要求,又解决了高热耗下的散热难题,同时满足组件的小型化要求。然后分别从功能模块化设计、电磁兼容设计、热设计等方面进行了分析,从功率放大方式的选择和结构布局安排等方面进行了较为详细的介绍。研制出一种双通道VHF波段宽带连续波大功率固态功放组件,满足机载平台对固态功放组件体积和重量的严格要求。最后给出了功放组件的实际测试结果,表明该组件完全满足总体指标要求。     

液体冷板计算仿真研究

对大功率电子设备上采用的液体冷板的传热特性进行了分析求解,介绍了热设计过程中,液体冷板传热计算的具体方法,并使用Icepak热分析软件对散热效果进行了仿真,将仿真结果和计算结果进行对比,验证了设计过程的合理性.     

基于CFX的微通道液冷冷板设计与优化

散热不良导致的热失效是电子设备失效的主要形式,而微通道液冷冷板具有较高的换热效率.使用专业流体热仿真软件CFX分析相同边界条件下不同结构参数微通道冷板的热效性能,寻求最优设计方案.     

板翅式冷板的计算机辅助设计

通过对大功率液冷散热冷板的设计过程分析,介绍一种利用计算机进行散热设计计算的方法,对常见的板翅式均温散热冷板的计算机辅助设计方法进行了论述。     

航空相机焦面组件相变温控设计及验证

航空相机焦面组件是机载电子设备中具有严格温度要求的重要组件,其工作期间温度过高产生的热噪声和暗电流将导致成像质量下降。讨论分析了某型航空相机焦面组件热设计的特点,采用封装有相变材料的相变温控系统进行散热,根据结构特点和导热路径,给出了热设计方案。采用有限元数值分析方法,建立了热平衡方程和热分析计算模型,应用热分析软件IDEAS-TMG在给定温度边界条件下进行瞬态仿真分析,给出了组件的热响应性能。热分析结果表明:焦面组件和散热器工作温度范围分别为18～31.1 ℃、18～28.2 ℃。所获得的分析结果能够满足热控指标要求。最后通过热实验对采用相变温控系统的热设计方案进行了验证,验证实验结果与数值分析结果吻合较好,结果对比最大偏差均不超过5%,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。实验过程中焦面组件和散热器工作温度范围分别为18～32.3 ℃、18～29.6 ℃。     

微型星敏热控设计及仿真

为了保证应用平台在轨任务期间的星敏感器正常工作,需要对其进行热设计。结合微型星敏感器组件的空间环境外热流、安装布局以及工作模式等条件,在热分析优化的流程上考虑了光机热等多种因素影响,设计了微型星敏感器组件的热控方案。该热控方案提出采用主动电加热以及遮光罩与星敏本体均温化的设计思路,解决了微型星敏感器组件在轨期间的空间热环境复杂、温度控制要求高、散热途径受限于安装结构等问题,保障了微型星敏感器组件有效、可靠的工作。建立了I-DEAS /TMG 有限元分析模型,开展了高、低温工况下的星敏感器组件的热控仿真,分析了星敏感器组件的温度分布以及均匀性等仿真结果,最后进行了地面试验,验证了热控方案的正确性,满足星敏感器组件热设计要求。文中工作可为后续在轨平台的微型星敏热设计提供参考。     

某相控阵雷达天线阵面热设计及流量分配研究

有源相控阵雷达天线阵面中T/R组件的散热对雷达的性能和可靠性有重要影响。本文针对T/R组件内功率放大器体积小、热流密度大的特点,采用热控与结构协同设计技术,将水道集成在天线骨架内,并采用热仿真软件对功率器件的温度分布进行了分析。热仿真结果表明通过控制流量可以实现功率器件的良好散热。针对天线阵面冷板种类多、流量分配难度大的特点,通过在天线框架内合理布置流道,采用压力-流量匹配技术实现了25个冷板流量的精确分配。     

某相控阵雷达天线阵面热设计及流量分配研究

有源相控阵雷达天线阵面中T/R组件的散热对雷达的性能和可靠性有重要影响。本文针对T/R组件内功率放大器体积小、热流密度大的特点,采用热控与结构协同设计技术,将水道集成在天线骨架内,并采用热仿真软件对功率器件的温度分布进行了分析。热仿真结果表明通过控制流量可以实现功率器件的良好散热。针对天线阵面冷板种类多、流量分配难度大的特点,通过在天线框架内合理布置流道,采用压力-流量匹配技术实现了25个冷板流量的精确分配。     

大功率水冷功率单元研发与设计

功率单元的研发设计是大功率水冷变频器设计极为关键的环节。本文提出一种水冷散热方式的单元结构,通过理论计算、热仿真分析,得到水冷板的温升和压降,验证方案的可行性。     

两种冷板结构设计的对比分析

根据E3542行波管在冷却过程中所遇到的问题，进行了两种结构形式的冷板设计。通过对比分析，给出两种冷板的特点，并建议在实际应用中可根据实际工作环境、散热功率等因素综合考虑，以选择合适的冷板形式。     

微小流道冷板换热性能研究

为解决高热流密度、大功耗电子器件散热问题,设计了一种串、并联结合的微小流道集成模块冷板进行局部强化传热。结合热源温度、流体压降、均温性等因素,基于流体传热仿真的评估方法对冷板进行换热性能分析和优化。在微小通道区域,研究对比矩形长直型、圆形扰流柱、菱形扰流柱3种不同流道结构形式对冷板传热性能及流动特性的影响。研究结果表明：使用菱形扰流柱形式的微流道与矩形长直流道相比,最高温度降低23.8℃,均温性减小7.7℃,能满足冷板表面最高温度≤65℃的要求。菱形扰流柱可以大幅强化换热效果,散热效果提高了27%左右,取得了较好的工作温度和均温性。     

LTCC中埋置大功率芯片散热的三维有限元分析

采用有限元软件ANSYS建立了一种适用于特定需求的低温共烧陶瓷基板(LTCC)中埋置大功率芯片微波组件的三维热模型,在主要考虑传导和对流散热的情况下,对三维模型进行了温度分布和散热情况的模拟分析.考察了结构中主要材料如冷板、灌封胶等对散热的影响,并定量分析了空气强迫对流系数对整体最大结温的影响.研究结果表明:增加冷板面...     

一种基于水冷系统的先进IGBT散热模块设计

鉴于目前IGBT模块功率越来越大,传统风冷散热模块难以满足其散热要求,以磁悬浮列车牵引变流器中的单个IGBT模块为研究对象,设计了一款新型热管嵌入式IGBT水冷散热模组。通过ANSYS?Icepak软件对该冷却系统和设计的水冷模组的压力损失进行仿真分析,研究了增加圆柱形翅片和扁平翅片与不同入口流量对模块性能的影响。结果表明：与传统水冷模组相比,新型热管嵌入式IGBT水冷散热系统使IGBT模块芯片最高温度从81.51℃降低到75.34℃,降低了约7.4%;最大温差从12.81℃降低到9.92℃,进一步提高了IGBT模块的芯片温度均匀性,验证了新型水冷系统具有良好的散热性能,满足IGBT模块的要求,为后续先进的水冷系统设计奠定了基础。