基于Fluent的水冷板式散热器数值模拟与试验研究

对水冷板式散热器进行了理论计算,并对其物理模型进行合理的简化处理,利用Fluent软件,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了散热器的散热过程。最后进行了试验研究,试验测试和理论计算、数值模拟三者数据基本吻合,说明数值模拟方法能真实反映水冷散热器内部的复杂流动,为散热器的设计和改进提供理论依据。     

一种低流阻表面的流动与传热特性

采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数Nu与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得Nu数进行比较,计算误差均小于5%。研究结果表明,在四种工况下,圆孔表面由于圆孔的存在改变其表面附近流动边界层的流动结构,使得边界层内垂直于壁面的法向速度梯度变小,进而使得边界层厚度增加,且由于圆孔表面下方流体可吸收部分来自边界层以外的动量传递,降低壁面附近的湍流扰动,从而减少损耗,达到明显的减阻效果。计算结果显示:四种工况下圆孔表面的存在使得流动均有不同程度的减阻效果,四种工况中减阻效果最大可达14%;但是随着流动减阻效果的改善,圆孔表面的换热性能均有所降低。     

压电风扇集成式散热器设计

电子设备小型化、集成化、高密度的发展方向对热管理技术提出了更高要求,普通风冷技术存在体积大、功耗高及噪声问题。文中研究了一种压电风扇集成式散热器,设计了多种不同翅形的散热器,通过数值模拟,对不同翅形散热器的流场流动特性及温度场分布情况进行了研究,并通过试验测试散热器换热性能。研究表明:散热器凸起点可以引导压电风扇流场的流动方向,使流体形成持续、有方向性的流动,从而增强换热效果;散热器凸起点纵坐标Y值对于散热性能的影响显著,对于文中的压电风扇集成式散热器,散热器凸起点纵坐标Y值为16 mm时的散热性能最好;与同体积的普通翅片散热器相比,压电风扇集成式散热器散热效果有显著提升。     

一种水冷电抗器的散热器数值模拟

根据大容量电抗器的发热冷却原理,采用强迫水冷散热的设计方案,应用流体仿真软件Fluent对其中的水冷散热器进行了三维数值模拟。文中计算了在流体的不同初速度下,散热器内腔各处水流的速度场、压力场,以及散热器和流体的温度场。计算结果和实验所得结果基本符合,验证了数值模拟方法的合理性,为水冷散热器的结构优化提供了理论依据。     

车辆散热器冷热侧耦合散热的数值模拟研究

为缩短发动机冷却系统散热性能匹配设计开发周期,介绍了一种快捷、可靠地计算散热器性能参数的数值模拟方法。通过对散热器进行换热风洞试验研究,分析其在一定水流量条件下,换热功率、出水温度与迎面风速的关系。然后根据原始几何参数建立了散热器计算域物理模型,分别采用多孔介质模型和双流换热器模型表征散热器芯体翅片结构和热交换模型,采用CFD数值模拟方法对散热器冷、热侧耦合散热进行仿真分析,得到散热器换热功率和出水温度分析数据,并与试验数据进行对比,误差在以内,验证了此模拟计算方法的可靠性。     

新型收腰管散热器散热性能的数值模拟研究

文中利用CFD仿真分析方法,对管片装配式的一种新型收腰管型散热器和以往椭圆管和扁管的汽车散热器分别建立三维数值仿真模拟,通过计算得到散热单元模型的流动细节与换热规律,获得管外空气的温度场、速度场和压力场分布。根据结果分析得到三个管的散热性能:收腰管扁管椭圆管。     

带射流收缩通道内部换热特性数值模拟

采用数值模拟的方法对简化后的燃气涡轮发动机进气道支板内部换热特性进行三维数值模拟,具体通过对带射流收缩型通道内部的流场结构和换热分布进行研究来揭示其内部换热机理,并与采用热色液晶全面表面瞬态测量技术测得的换热实验结果进行对比,从而验证计算方法的可行性.研究结果表明:射流在通道内呈现对涡结构流动,矩形出气缝的位置对通道内部流动和换热特性影响较大,换热计算结果与实验测量结果基本吻合,所用的数值模拟方法较为真实的预测了带射流收缩型通道内部的换热特性.     

电压源换流器用水冷散热器的数值模拟与优化

以水冷散热器为研究对象,利用数值模拟对水冷散热器进行热仿真。研究进水流量以及添加扰流柱对水冷散热器的表面温升以及压降的影响规律,从而获得散热器的最佳散热效果。结果表明:当进水流量为9 L/min、进水温度为45℃时,添加菱形扰流柱的水冷散热器表面温升约为19℃,压降约为2 110 N/m2。     

CPU散热器结构设计与热分析

CPU散热器是将CPU核心热量迅速导出的关键,已成为获得新一代电子芯片的主要问题之一。采用数值模拟方法对放射状太阳花CPU散热器进行三维流场及温度场分析,探讨放射状散热器在不同的肋片形状、肋片数N和肋片厚度等各种不同的参数作用下,对于整体散热器散热和流动性能的变化与影响,同时分析了太阳花散热器自然对流和瞬时动态特性。     

平直翅片热管散热器的正交数值模拟优化

文中以平直翅片热管散热器为研究对象,研究了翅片厚度、翅片间距、翅片高度、翅片宽度和热管直径 5 个结构参数对翅片换热性能和阻力特性的影响,采用正交实验设计的方法设计了上述结构参数的 15 个组合方案,利用 CFD 数值模拟的方法对每个组合方案下翅片的流动换热性能进行了模拟。以努塞尔数 Nu 、阻力系数f、传热性能综合评价指标(Performance Evaluation Criteria, PEC)作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析挑选出性能最优的组合方案。 该方法能快速获得散热器结构的优化方案,并分析出主要影响因素,对工程应用有一定的指导意义。 结果表明:影响 Nu 和 f 的最主要因素是热管直径,影响 PEC 的最主要因素是翅片厚度。 对于本文研究的散热器,其最优参数组合方案为:翅片厚度为 0. 6 mm,翅片间距为 2. 2 mm,热管直径为 6 mm,翅片高度为 65 mm,翅片宽度为 28 mm。     

带有强化冷凝段的热管散热器三维温度场数值模拟分析

为了解决高热流密度器件的散热问题而设计一种带有强化冷凝段的热管散热器,模拟不同的运行工况,对其散热效果进行了数值计算,并与其他类型的热管散热器进行了比较。结果表明:新型散热器由于热管设计结构的改变,使其换热温差增大,而且使散热器底板的均温效果更好,可以有效地降低高热流密度器件的工作温度。     

倒T型管翅式散热器换热特性的研究

运用CFD仿真软件构建倒T型管翅式散热器模型,仿真计算分析得到:倒T型散热器布置在中间的两根翅片管能让气流组织分布更加合理,翅片管两侧存在回流的现象,这样不同程度地提高第一根、第二根翅片管的散热能力,但与此同时减弱了第四根翅片管的散热效果。因此翅片管呈倒T型布置方式下建议减少第四根翅片管,采用三根翅片管,这样对散热器性能影响较小,同时可以大幅度减小散热器尺寸,有效降低散热器生产成本。     

水冷散热的设计方法

为了满足大发热量电子设备的测试需求,水冷散热系统应运而生。本文详细介绍通过计算水在循环系统中所需的流量以及流动产生的压力损失,以选择满足使用要求的水泵;讨论计算散热器的对数平均温差、散热面积将水吸收到的热量通过散热器散出去的水冷散热方法。     

超临界二氧化碳管内湍流流动和传热的数值模拟

应用标准的k-ε模型对超临界CO2在竖直微通道管内的湍流流动和传热进行了数值模拟。采用SIMPLE算法,得到了各种条件下不同管径的速度、温度剖面分布规律以及对流换热系数h和Nu数。分析了相关参数对超临界CO2管内湍流流动和传热的影响,并将模拟结果与相关的理论和实验成果进行了比较,验证了模拟结果的正确性。     

散热器空气侧三维数值模拟

本文在对散热器的物理模型单元进行了合理的简化处理后,利用Fluent软件,采用SIMPLEC算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了空气在散热器空气侧流动的传热过程,计算出散热器的平均换热系数,并通过模拟两种尺寸和五种流速的情况展示出提高散热器的散热效率的几种常规做法.     

一种电动汽车充电模块的微通道散热器特性研究

根据电动汽车充电机中大功率模块IGBT板的产热特性,设计了一种具有辐射状流道的散热器,并通过fluent数值模拟,对其入流速度、出口宽度以及一级流道的个数等参数对散热器散热性能的影响进行分析。研究表明:(1)辐射状流道的散热器使得IGBT板表面温度分布较均匀,从中心向外,温度成逐渐递增趋势,越靠近中心部位,IGBT板的散热效果越好。(2)入口流速较大、出口较宽的散热器散热性能较好;一级流道的个数为8的散热器与一级流道为4的散热器相比,流道分布范围内的温升相对较小,散热性能较好。     

旋转盘附近加热表面的射流冲击传热研究

采用数值计算方法模拟磨削工件表面的射流冲击对流换热过程,对不同旋转速度和旋转方向下,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用进行了研究分析。在转盘诱导的气旋流动影响下,冲击射流向转盘和加热表面之间区域的侵入能力受到抑制,但气旋流动与射流冲击的耦合作用均使得加热表面的对流换热能力相对圆盘静止时得到增强;盘缘在射流冲击喷嘴附近的切向速度与射流冲击方向协调时,旋转盘诱导的气旋运动和射流冲击的耦合作用有利于改善磨削弧区的对流换热,随着转盘旋转速度的增加,其强化对流换热的效果更显著。     

三维方管层流冲击射流流动与传热的数值研究

通过求解三维稳态不可压缩N-S方程和能量方程,对半封闭层流方管冲击射流的流动与传热特性进行了数值研究。根据计算结果分析了射流中四个偏心速度峰值形成的原因,在层流范围内考察了射流雷诺数和冲击高度对流场结构和传热性能的影响。计算结果表明,冲击射流的传热特性受流场结构的控制,冲击面附近水平断面上四个偏心速度峰值的形成,导致在相应断面上形成温度分布的四个偏心最小值,以及在冲击面上形成局部Nu数的四个偏心峰值。     

基于Flow Simulation的高频电源散热器优化分析

散热器散热效果对电子器件的性能及寿命有着重要影响,故对其进行散热优化分析显得尤为重要。通过应用CFD软件Flow Simulation,对某高频电源散热器进行了数值模拟分析,并通过改变散热器鳍片高度、鳍片间距、鳍片厚度,使其散热效果达到最优化,为散热器的选型、制造提供必要支持,并为同类型产品的优化分析提供了借鉴。     

电子器件冷却用散热器的结构形式与研究进展

散热器是电子器件散热或冷却的主要部件之一,散热器结构形式的设计与参数选取直接影响到散热效果。目前,电子器件常用的散热器有柱状翅片散热器、矩形通道散热器、锯齿形翅片散热器和液体冷却散热器等几种。散热器流动与换热的研究是进行结构参数优化及新型散热器研制的基础,而结构参数优化可减小散热器的体积,节省材料,提高散热效果。为解决一些发热量周期性变化或间隙性工作的电子器件散热问题,相变材料被应用到散热器中。此外,微通道可有效解决高热流密度电子器件或芯片的散热问题,但微通道流动压降较大,因此如何减小流动压降成为微通道散热器设计的一个关键。