核素恒温器散热结构设计与分析

为解决放射性合成自动化模块散热问题,文中设计了一款新型多尺寸翅片结构的铝合金核素恒温器,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对核素恒温器进行了热力学分析。采用控制变量法进行翅片参数设计,采用翅片的非等高设计进行散热性能优化,在保证恒温时温差小于5 ℃的前提下得到散热性能最佳时的结构参数。结果表明：当核素恒温器的翅片高度为11.5 mm、翅片间距为2 mm、翅片的厚度为1 mm、翅片长度为42 mm时,恒温器表面的最高温度为78.745 ℃,比无翅片时低了25.205 ℃;经过翅片非等高设计,圆筒内壁与翅片距离为3.5 mm,其他参数不变,恒温器表面的最高温度比优化前低了0.294 ℃,在此结构参数下恒温器的散热性能最佳。     

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。     

基于Icepak的注塑机控制器散热翅片的优化

针对某公司的一款注塑机控制器的翅片散热问题,运用CFD软件Icepak对散热器的翅片厚度和高度进行了数值模拟和仿真分析,通过对比优化前后的散热效果,采用优化后的翅片厚度和高度获得了满足散热要求的翅片结构。结果表明：翅片厚度为lmm高度为8mm时,翅片散热效果得到强化,有效地降低了CPU的中心温度。     

基于ICEPAK仿真的散热器结构热设计研究

文中利用ICEPAK软件对多密度高功率芯片散热器结构进行了热设计研究。研究确立了影响翅片散热器散热性能的关键尺寸设计参数,如基板厚度、翅片高度、翅片厚度和翅片间距等,并得出了各尺寸设计参数对其散热效果的影响趋势,确定了散热器结构的最佳布局方案。此外,研究还建立了最佳布局的散热器结构实物并进行了高低温试验以模拟其高温散热情况。通过实验数据对比发现,仿真计算结果与实际较为吻合,进而验证了ICEPAK软件在电子设备散热设计方面的准确性与可靠性。     

高功率LED太阳花式热沉的散热模拟与验证

基于传热理论,研究LED工矿灯冷却模块在自然对流下的散热性能。以降低芯片结温为目的并保证芯片结温在允许范围内,通过数值仿真对太阳花式热沉的结构进行优化。采用控制变量法分析翅片厚度、翅片个数、翅片高度以及空心圆柱厚度对散热的影响。研究结果表明:当太阳花式热沉的翅片厚度为1.2mm,翅片个数为53,翅片高度为62.5mm,空心圆柱厚度为1.5mm时达到最佳散热效果,且仿真结果与实验数据基本一致,验证了该优化方案的可行性。     

基于计算流体动力学的板翅式散热器传热性能研究

为了提高板翅式散热器的传热性能,采用遗传算法对锯齿翅片的结构参数进行了多目标优化。根据优化结果建立了散热器单元流道三维物理模型,采用计算流体动力学的方法对其温度场进行了仿真研究,得到了新翅片的传热因子、摩擦因子和综合性能评价因子。仿真结果表明:优化后翅片的传热性能得到了提高;铜翅片的传热性能优于铝翅片的。通过风洞试验验证了仿真结果的有效性。     

S型微通道散热模块传热性能研究

针对变频器发热的问题,提出一种S型微通道散热模块,并对其传热性能进行了理论分析,推导得出热阻与结构参数的数学关系式。利用Fluent软件,对S型微通道散热模块的结构参数进行优化,分析其对散热性能的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,S型微通道散热模块可有效提升变频器的散热性能,较优的结构参数为:流道水力直径为1.4 mm、流道宽高比为3∶1、弯曲曲率半径为30 mm。将S型微通道散热模块与铜圆管铸铝散热模块进行了仿真及实验比较,结果表明前者基体平均温度比后者要低2.3℃,热阻降低了20.38%,说明S型微通道散热模块具有较好的散热性能。     

收腰型铝散热器的空气侧优化

为寻找一种与收腰管匹配效果更好的散热翅片结构,先应用正交试验与模拟仿真对收腰管百叶窗散热器翅片的4个主要结构参数,即翅片间距F_p、百叶窗间距L_p、百叶窗宽度L_w和百叶窗角度L_a进行优化,得到各结构参数对散热器传热性能和压降性能的影响规律,即百叶窗角度L_a影响最大,翅片间距L_p影响最小。随后,在此基础上提出了散热翅片的优化方案。最后,利用风洞试验对优化前后的散热器性能进行了比较。结果显示,优化后的百叶窗翅片结构可以明显提高散热器空气侧的传热,同时降低了风阻。     

翅片厚度对散热器散热性能影响分析

本文采用Fluent软件,在不同的空气工况下,对三组不同的散热器翅片厚度进行模拟仿真计算,得到不同厚度下翅片的温度及换热系数。研究发现,在相同的空气工况下,翅片厚度等于0.16mm时,翅片换热系数最大,传热最好,综合性能最优。这为散热带翅片的优化提供相应的参考。     

柴油机机油散热模块参数优化与试验研究

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明:当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。     

应用CFD汽车发动机散热器冷却性能影响分析

散热器是汽车发动机冷却系统重要的组成部分,直接影响到发动机的正常工作。采用流体动力学理论计算方法和CFD软件对散热器的传热特性进行计算分析与数值模拟。基于CFD建立散热器单元的分析模型,对其传热特点及传热系数进行分析;对散热器整体进行建模分析,得到散热器内部速度场、温度场和压力场的仿真分析,得到的仿真结果与冷却系统试验台数据进行对比分析;在此基础上,利用模型分析翅片尺寸,主要包括翅片厚度δ、翅片间距L_p、翅片间隙L_a、翅片宽度L_h、翅片长度L_d等参数对散热性能的影响规律。结果可知:散热器单元随着外部冷却空气流速的增加,换热系数升高;试验与仿真结果的分析误差控制在3%以内,说明模型分析的准确性;随着翅片宽度增加,翅片表面传热系数会有一定程度的提高;翅片长度及翅片间隙过大或过小都会使翅片表面传热系数有所下降;而随着翅片间距和翅片厚度的增加,相关参数则减小;分析内容和结果为此类设计提供参考。     

微通道散热单元散热特性数值优化分析

文中为提升T/R组件散热能力,建立了组件内置微通道散热单元数值模型,对传热特性相关参数进行了数值仿真分析。 研究了微通道宽度、侧壁垂直度、流经长度等对芯片结温、压力损失的影响;对比了冷却介质初始流量、初始温度对散热特性的影响,并对实物样件的散热性能进行了测试对比。 结果表明,微通道宽度、侧壁垂直度、流经长度的参数优化组合可提升散热能力,降低流阻;微通道散热单元压力损失随着冷却介质体积流量的增大呈线性增大。本研究优选出最佳参数组合,为实物样件制造提供了设计依据,促进了微通道冷却技术工程化应用进程。     

计算机水冷散热系统设计与实验研究

文中针对计算机机箱风冷散热器散热能力不足影响到计算机运行流畅度和芯片使用寿命的问题,设计了军民两用电脑水冷系统,并研制了水冷台式计算机。通过对水冷散热计算机CPU在不同设定条件下进行的实验与仿真,得知空气温度、水温、机箱风扇转速和泵功率对其散热效果的影响,并建立了相应的流量和热阻、压降的关系。通过一年多的样机实验发现,器件温度受环境温度影响较大,水冷器件受水流速度影响较大,而风扇转速对各种器件散热的影响都较小。     

某高效散热冷板的结构设计与优化

针对某电子设备出现的局部热流密度过高问题,提出了一种S型流道与翅片散热模块相结合的设计。利用ICEPAK仿真软件,分别对形状为矩形、梯形和三角形这三种内嵌翅片的S型流道进行热分析。同时,通过实验验证三种冷板的散热效果。研究显示:实验结果与仿真结果基本一致;翅片散热模块能明显改善冷板的散热性能;三角形翅片的散热效果最好,但在冷板表面均温性和流阻方面,梯形翅片的方案更优于其它两种翅片。在满足此次冷板热设计要求的前提下,综合分析比较,最终选择梯形翅片的S型流道结构。     

高速电主轴水冷系统三维仿真与试验分析

以耦合传热数值计算理论为基础,应用ANSYSCFX对高速电主轴水冷系统进行了仿真与试验分析。通过改变水冷系统有限元模型的边界条件,对不同冷却水流量、工况、环境温度条件下电主轴的温升进行了对比分析。研究表明:当处于旺盛湍流阶段时,使用k-ε控制方程求解耦合传热方程是一种有效的方法;冷却水流量越大,电主轴温升越小,当冷却水流量增大到一定值时,仅依靠增大流量已不能控制温升;环境温度不是影响电主轴温升的主要因素。     

基于烟囱效应的电子设备自然散热设计

采用自然冷却的电子设备的换热性能与其散热结构有着密切的联系。为研究自然散热结构形式对换热性能的影响,采用FloEFD 软件进行了数值计算和对比研究。为强化自然散热效果、降低热源温度,在不增加翅片重量的前提下,基于烟囱效应设计了一种曲面散热翅片结构。仿真结果表明,相比于竖直翅片,曲面翅片结构可有效利用入口效应增强自然对流换热,翅片与盖板结合形成的烟囱结构可有效提高自然对流流速,从而达到强化换热的目的。对直翅和曲面翅结构实验件进行了自然散热实测对比。结果表明,在相同发热条件下,优化后实验件的热源温度相比原结构降低3 ℃ 以上,可为电子设备的高效自然散热设计提供参考。     

电池热管理系统散热结构的设计和仿真

为了更加有效地控制电动汽车电池的工作温度,研究了一种铝板/相变材料/液冷电池热管理系统散热结构,采用CFD软件模拟仿真。研究了铝板厚度、水管数量、质量流量、导热系数、相变温度和进水温度等因素对电池散热的影响。通过对电池温度场的模拟仿真,合理控制因素之间的相互影响,将参数取值进行优化,使电池的最高温度和最大温差能够控制在44.19℃和3.18℃,此温度能够很好地满足电池的工作温度,表明铝板/相变材料/液冷相结合的新型散热结构能够较好地控制电池的温度均匀性和有效性。     

车载电源DC/DC变换器的热分析

针对电动汽车DC/DC变换器散热效率较低影响内部电子器件工作的稳定性的问题,设计了高效的水冷式散热系统。基于板翅式结构的换热机理,采用遗传优化算法得到了冷却流道的最优结构尺寸。采用计算流体动力学的方法模拟了优化后流道内部的流场和温度场的分布情况。研究表明:实验结果与仿真结果基本一致;在要求的散热范围内,当流道高度为15mm、宽度为24mm时冷却系统的工作性能最佳;流道两端会产生强烈的湍流导致较大的压降;冷却液流量与压降呈指数函数关系,与散热量呈一次函数关系。研究方法对DC/DC冷却系统优化设计具有实际的指导意义。     

锯齿形翅片扁管内流体流动及传热特性研究

为研究翅片节距与翅片切开长度参数对锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性的影响,建立了9组不同锯齿形翅片参数的冷却扁管导热与流动换热耦合计算模型。采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对锯齿形翅片的微通道进行仿真模拟,得出了锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性。通过9种锯齿形翅片扁管管内流体压降和传热系数的对比分析,运用冷却扁管综合性能评价方法 h/ΔP,得出了不同锯齿形翅片参数对扁管综合性能的影响规律。研究结果表明,适当减小翅片节距同时增大翅片切开长度能获得更好的流动与传热综合性能,从而可为锯齿形翅片的结构设计提供重要参考。     

装载机水散芯体散热机理分析及优化

针对某款工程机械备选的四组水散热器结构进行数值仿真分析并进行试验验证。利用Fluent微流道模型对平直翅片单元及错齿翅片单元进行仿真分析,比较了平直翅片和错齿翅片空气侧的流动及传热情况,探索了错齿翅片的强化散热机理,根据微观无量纲参数从四组翅片结构中初步选取了综合效果最好的翅片结构。利用风洞试验对最优水散热器芯体散热量和风阻进行了验证性试验。试验表明:仿真方法得到的结果能够应用于工程实际,优化选择的新水散热器芯体结构能够满足散热要求。