基于有限元法的换流变压器温度场影响因素研究

为了研究换流变压器温度场分布及其影响因素,探索油流速度及内部结构对换流变压器温升的影响,本文基于有限元法,搭建了换流变压器内部二维简化模型,模拟仿真了磁场、流体场-温度场的多场耦合分布,探讨了流体场与温度场分布之间的关系,比较了不同入口流速对换流变压器绕组温升的影响,同时也研究了不同轴向油道宽度与绕组温升的关系,分析了不同的因素对换流变压器温度场的影响机理,对改善换流变压器的散热结构和绕组温升过热有重要意义。     

非均匀温度场下红外热成像仪温控系统设计

为降低外界环境温度和内部发热元件形成的非均匀温度场对红外热成像仪的成像性能影响。通过Proe和Ansys ICEPARK建立红外热成像仪的有限元模型,在红外镜头表面进行黑色阳极氧化、喷砂处理增强辐射换热,以及安装风扇增强对流换热保证高温环境时的散热,低温环境时采用热电阻进行温升设计,并仿真分析红外热成像仪在不同温度环境下整机内部温度分布和红外镜头温度分布情况,并利用在高低温箱的红外热成像仪来观察平行光管中的靶标图的成像质量,验证温控设计的高效性。结果表明:所采用温度控制电路板对风扇与热电阻能进行温度控制,当环境温度下降至0℃和升高至30℃时,启动温控系统使红外热成像仪光学系统温度正常,保证红外热成像仪的成像质量。     

基于多场耦合的电机暂态温度场研究

针对复杂工况下电机不稳定发热引起的温度场暂态计算问题,根据不稳定发热的规律建立电磁场与温度场的二维耦合模型。文中依据小型式异步电机的结构特点,进行电磁场-热场二维模型的结构参数、边界条件参数、材料的电、热物理参数的计算、等效及配置;依据复杂工况下发热变化的规律,进行耦合频率、热源耦合方式的设计及相关参数计算配置,实现不稳定负载下电机的暂态温度场计算并考察电机各部分的实际最高温度分布状况。基于实验平台的方案设计和搭建,进行温升实验。通过对比分析电机暂态温度场的仿真和实验数据,验证了二维模型参数等效的合理性和多场耦合法能够准确地计算复杂工况下电机全暂态温度场。     

大功率电源热设计及热仿真分析

针对某大功率电源短时工作模式应用需要,对其进行热设计及热仿真。对发热热源进行分析,基于传热基本原理和实际工况,选择流道散热的方法对电源进行散热。对电源结构布局和散热布局进行了一体化设计,确定了散热的流道和流向,并重点阐述了导热胶的选取和散热结构的安装设计。构建了液冷散热仿真模型和自然散热仿真模型,对所设计的散热结构进行热仿真分析。液冷热仿真结果表明：在1 L/min、 60℃、0.3 MPa水冷条件下,最高温度为76℃,流导压降为0.05 bar。自然散热仿真结果表明：在环境温度为60℃的条件下,各工况最高温度为83.87℃。液冷散热和自然散热实测结果表明温升分别为10和25℃,验证了热仿真的正确性。     

基于CFD的电子模块散热优化的场协同分析

采用CFD技术对电子模块的散热情况进行数值模拟,获得电子模块以及周围空气的温度场和速度场,基于传热场协同理论分析了电子模块及其周围空气的速度场和温度场的协同程度,并根据电子模块的温度水平以及电子模块的散热量为评价指标,通过对电子模块的散热方案进行优化比选,获得电子模块冷却的优化方案,为探究电子模块高效散热机理打下坚实的...     

空间观测设备热设计与热分析

以观测设备为研究对象,根据观测设备工作的环境和本身结构特点,选择了传导散热措施;在研究传导散热理论基础上,对大功耗元器件进行了传导散热设计。通过建立有限元模型,对散热片的厚度、散热片的接触面积与各功耗器件的稳态温度关系进行了分析和优化,得到散热片的最优传导面积。实验结果表明,进行了热设计的观测设备,在环境温度为-20～50℃的环境中,通电工作正常,且稳态温度不超过85℃,满足使用要求。     

基于计算流体动力学的LED车前灯热优化设计

针对大功率阵列LED车前灯的散热节能问题,以计算流体动力学为理论依据,采用Ansys-icepak建模,仿真时以模型几何参数为变量、模型最高温度和质量为约束函数、模型热阻为目标函数,分别对LED汽车前照灯的插片式鳍片、圆柱式鳍片两种被动散热结构单模组进行设计、仿真和优化,结果表明,在初始环境温度85 ℃的相同边界条件下,优化后的插片式鳍片模型重量0.2756 kg、最高温升12.52 ℃、热阻1.026 ℃/W,优于圆柱式鳍片模型,且符合LED车灯散热标准。整灯设计时,在车灯组前方底部设置进气格栅,在后上侧设置出气口,利用汽车向前行驶而产生的反方向风速加强内部对流,使车速在一档内的2 m/s时整体温升就低于10 ℃,有效提高了散热效率。     

半导体激光器非典型宏通道水冷散热系统设计

针对大功率半导体激光器散热系统展开设计研究。首先，对水冷散热系统的流体通道中的冷却液进行了流体分析，结果表明在传统矩形流体通道结构中，冷却液在进液口处和弯度较小处容易产生湍流空洞。湍流空洞不仅会产生空泡腐蚀效应，还会导致靠近热源的上层冷却液填充不充分，降低系统的散热效率；其次，在传统流体通道结构的基础上，提出了一种非典型宏通道结构的优化模型。采用有限元分析软件Fluent分别对散热模型的分布和激光器模块器件的分布进行了数值模拟，流场结果表明优化模型中冷却液流动时没有湍流空洞产生，散热系统可靠性更高，冷却液在流体通道的上层填充效果更好，同时解决了传统模型中流体在局部流道中流速缓慢的问题，使散热系统具备更良好的散热性能。接着又通过温度场仿真结果得出，优化模型搭建的散热系统工作时激光器最高温度可降低2 ℃，且热源1上温度更均匀，热源3上温度降低1.25 ℃；最后，在激光器满功率输出情况下进行的散热实验对比，获得的实验数据与仿真结果基本一致。     

电动汽车电机驱动控制器关键性技术的研究

本文先从电动汽车车用电机驱动器性能要求、电机驱动控制器设计需求、永磁同步电机的矢量控制及电动汽车电机驱动控制器方案四个方面简要分析电动汽车电机驱动控制器设计技术要点,而后主要从功率逆变器设计、再生能量回馈技术、功率驱动模块的散热三个方面分析论述电动汽车电机驱动控制器核心单元的设计要点与策略。     

三相异步电机三维瞬态温度场仿真研究

利用传热学基本理论,结合电机结构特点,建立了电机定子三维瞬态导热模型,对中小型电机定子三维瞬态温度场进行了仿真.结果显示电机过载起动时,电机内部升温迅速,在很短的时间内即可导致电机烧毁;机壳表面温度升高缓慢,机壳表面最高温升时刻落后于电机内部温升最高时刻;在瞬时过载起动情况下通过电机表面温升是不能判断电机内部温度分布情...     

强迫风冷功率模块的散热研究

<正>从IGBT损耗、散热器、风机选型等几个方面详细介绍了储能变流器功率模块的散热设计。通过仿真软件建立仿真模型,对功率模块的散热通风过程进行仿真分析,根据功率模块的温度场和流场评估热设计的准确性,最后通过对比不同风机的仿真数据验证了功率模块风机选型的合理性,对后续功率模块的散热设计提供指导建议。近年来,由于工业发展及人民生活水平的不断提高,     

埋入式电阻热特性影响因素正交分析

建立了埋入式电阻的有限元分析模型,在ANSYS平台下对其进行了温度场模拟分析。选取埋入式电阻的电阻功率、电阻表面积、电阻到PCB表面的距离作为影响温度分布的三个因素,采用水平正交表L25（56）设计了25种不同结构参数组合的埋入式电阻,对这25种埋入式电阻进行了有限元分析,得到了25种不同埋入电阻的温升数据,针对温升数据进行了方差分析。结果表明：在置信度为95％的情况下,电阻的电阻功率对温升具有显著影响,电阻表面积和电阻到PCB表面的距离对温升无显著影响,对温升影响由大到小依次是电阻的电阻功率、电阻到PCB表面的距离和电阻表面积。     

基于轨道交通车辆中SiC混合模块的散热优化设计

大功率SiC混合模块向着小型化、轻量化、大功率等要求发展时,随着功率等级不断提高,模块散热功耗增加,其最高温度也随之增加。过高的温度会对模块性能造成严重的影响,降低其可靠性和使用寿命,因此SiC混合模块的散热问题具有重要的研究意义。介绍了SiC混合模块的封装结构,通过两方面改善其散热性能:调整纳米银层的参数进行优化;将高导热石墨烯应用于SiC混合模块中,并通过模拟仿真对比石墨烯应用于芯片不同位置的温度分布情况,从而得出SiC混合模块散热结构的优化设计。     

温度对Ka频段相控阵天线增益影响分析

由于外界环境温度和内部有源器件散热影响,Ka频段相控阵天线的温度变化范围可由-100℃以下升至200℃以上,温度如此大范围变化会引起天线性能变化。针对该问题,通过对天线阵元及天线整体建立热力学及电气仿真模型,计算并分析了温度对Ka频段相控阵天线结构参数和天线增益的影响,由此可知,温度影响分析是Ka频段及更高频段相控阵天线工程设计中的一个重要步骤。     

５００ ｋＷ 四极电子管栅极组件热分析与结构优化

四极电子管可以作为射频四级场(Radio Frequency Quadrupole, RFQ)加速器的射频功率源,而阴极和栅极作为四极电子管的关键电极,其结构参数直接影响四极电子管的输出功率和增益等主要性能参数。本文利用有限元分析软件ANSYS,对RF频率为195-600MHz、输出功率为500kW的四极电子管的栅极等关键部件进行了热分析计算。为模拟工作状态,首先施加阴极组件给定的功率,观测阴极和栅极组件的温度分布情况,然后进行抑制栅极散热翼片的结构优化与设计,仿真结果显示：栅极最高温度从289.29oC下降至268.21oC,达到优化抑制栅极的散热效果,并使用ANSYS的热-结构联合模块对其进行耦合计算分析,验证了优化后栅极结构的可行性,改善了四极管的散热需求,从而保证四极管能在合适的工作温度下稳定运行。     

超材料天线罩温度升高快速分析

随着电子系统的功率越来越高,必须考虑超材料天线罩中温度升高。由于超材料天线罩的复杂性,其温度升高分析难度更大。超材料天线罩的热分析涉及电磁场和温度场的多物理场的分析,对于电大尺寸的天线罩,模型复杂,计算时间很长。文中首先进行了系统的理论分析,然后给出了天线罩内部温度升高的快速方法,先后计算了单层超材料天线罩、夹层超材料天线罩的最大温度升高和温度升高分布,计算结果与实测及全波仿真符合较好,与全波分析相比计算时间大大缩短,速度提高数百倍。该方法物理概念清晰,快速简便,还能够迅速分析存在环境温度差情况下的超材料天线罩的温度升高分布,为大功率系统中的超材料天线罩设计提供有力的支撑。     

温度对压接型IGBT器件内部接触热阻的影响

温度是功率半导体器件备受关注的问题,不仅直接影响功率半导体器件的电气性能,而且还间接影响功率半导体器件的热学和机械特性.压接型IGBT器件内部是电磁场、温度场和结构场的多物理量耦合场,器件内部各组件间的接触热阻是温度场与结构场双向耦合的重要桥梁,也是器件可靠性的重要影响因素.通过单芯片子模组有限元模型分析了各组件间的接触热阻,重点研究了温度对接触热阻的影响,计算了热阻测量前后的接触热阻值,并进行了对比.鉴于目前接触热阻测量方法的局限性,通过测量单个快恢复二极管(FRD)芯片子模组结到壳热阻值与温度的变化关系间接得到接触热阻与温度的关系,并对有限元计算结果进行了验证.     

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。     

紧凑型中红外固体激光器散热性能分析

针对中红外固体激光器结构紧凑、抽运源模块温度要求严苛等引起的激光器散热难题,采用强制对流冷却、半导体制冷与热管导热等多种方法相结合建立了激光器的散热系统。应用COMSOL有限元软件建立了紧凑型中红外固体激光器散热系统有限元模型,利用温度传感器采集激光器侧壁和内部温度数据,对比有限元计算结果验证了模型的有效性。基于此模型计算了在不同环境温度条件下如风扇转速、热管等参数对激光器散热结果的影响,提高风扇转速、增加热管等方式可提高激光器散热效果,并且随着环境温度升高,散热效果改善明显。     

便携式密封电子设备的自然散热设计

对便携式密封电子设备的自然散热设计进行了介绍,分析了影响设备温度的因素,阐述了密封电子设备自然散热设计的要点,使用热分析软件ANSYS-Icepak进行仿真,提出的利用隔热板分隔散热区域的设计思路,设计了铝板嵌铜的底板,平衡了散热能力与重量的矛盾,优化了机箱外壳结构参数,对散热肋片进行了减重设计。仿真和实验表明,某便携式超短波设备功耗146 W,在环境温度55℃条件下的满足散热要求,同时将整机重量控制在15 kg以内。