微通道液冷冷板设计与优化

通过对系列尺寸微通道冷板进行分析比较,以及试验验证,得到了微通道冷板基础性的设计数据。通过对微通道冷板研究获得如下结论：1）通道宽度同换热性能密切相关,随着通道宽度尺寸的缩小,换热系数增大;2）微通道冷板的设计中,通道占空比对换热性能有较大影响。以换热系数进行比较,在占空比为20％时,换热性能最佳;3）若不计冷板体积的影响,微通道冷板中槽道的高宽比越大,换热性能越好。     

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。     

微通道液冷冷板的设计与仿真分析

介绍了微通道换热的研究现状,基于微通道液冷冷板设计理论,对微通道液冷冷板进行了设计。通过对微通道液冷冷板进行仿真分析,得到在不同功耗下系统所需的流量及对应的芯片温度和冷板压损,同时得到流量功耗曲线和流量压损曲线。     

高效散热微通道液冷冷板焊接技术及成形工艺研究

通过分析微通道冷板的结构特点及技术要求,对微通道冷板的焊接方法、焊接工艺进行了分析研究.采用气保护炉钎焊方法,通过巧妙地采用过渡材料与接头设计,既突破了6063铝合金气保护炉钎焊的钎焊性较差的技术难题,满足了钎焊缝密封性要求,又可有效地避免钎料流入微通道.通过焊接工装及接头设计,在合理的工艺及气氛条件下,实现了6063铝合金微通道冷板的整体焊接成形,解决了微通道冷板的焊接技术难题.     

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。     

微通道冷板在有源相控阵天线上的应用

由于相控阵雷达热流密度的不断增长和较高的可靠性要求,其冷却技术也面临着极大的挑战,微通道散热技术成为应对这一挑战的新方法。文中分析了矩形微通道冷板的高宽比、通道宽度、流体入口速度和温度对其换热特性的影响,在此基础上得出矩形微通道冷板的一组最佳结构参数。相控阵雷达微通道冷板和普通S型冷板的散热效果比较表明,微通道冷板能更高效地对相控阵雷达进行散热,为相控阵雷达散热提供了一种新方法。     

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。     

液冷冷板流道洁净度控制技术研究

现代电子设备中大量采用冷板类构件,而冷板的冷却流道排布密集,结构复杂,内部洁净度一旦失控,液冷系统堵塞、泄漏等故障就将发生,严重影响电子设备的正常工作运行。为提高液冷系统密封性及运行可靠性,针对液冷冷板制造加工过程的污染高风险工序环节,开展机加工过程防护技术、高效清洗技术和流道洁净度检测技术相结合的全过程污染控制技术研究。试验验证和电子设备研制实践表明,采用该控制方法可有效控制加工过程的切屑、油污、切削液等各类污染物残留,有效提升冷却系统的整体洁净度。     

热管冷板冷却性能实验研究

文中通过实验研究了热管冷板在不同热流密度下的冷却性能。结果表明:当热流密度为16.7 W/cm2、29.6 W/cm2和46.3 W/cm2时,用热管冷板取代普通冷板能使热源的平均温度分别降低1.0℃、4.2℃和12.5℃,同一组件上不同热源的温度差异分别减小1.4℃、1.4℃和1.7℃。在未来高热流密度的雷达冷却场合,采用热管冷板取代现有的普通冷板,有望取得可观的冷却效果。     

固态组件和冷板间的接触热阻实验研究

为了维护的方便,电子设备固态组件与冷板之间的连接一般不采用焊接的方式,而是采用螺钉连接、锁紧机构压紧等形式。文中对采用4个M2.5螺钉进行连接以及采用锲形块锁紧机构进行连接两种情况的接触热阻进行了对比实验研究,并研究了相同锁紧形式下,在连接界面添加不同界面材料(导热硅脂、铟箔和导热衬垫)时的接触热阻,以及不同热流密度情况下的接触热阻。结果表明:锁紧机构连接的接触热阻小于螺钉连接的情况;添加界面材料后接触热阻变小;界面材料中,添加导热硅脂时的接触热阻最小,而铟箔最大。     

IGBT用水冷板式散热器的数值模拟

在电力电子设备功率密度日益增长的背景下,散热设计成为产品可靠性设计的关键瓶颈。文中以冷板式强迫液体冷却系统的数值模拟为例,介绍了冷板式强迫冷却系统的优势以及该系统数值分析的原理和计算方法。对具体IGBT模块进行的散热仿真模拟验证表明,水冷系统具有集成度高、模块化强、散热效率高、能耗低、噪声低、占地空间小等众多优势,可以很好地控制高功率模块中IGBT芯片的温度,有利于IGBT模块等器件长期安全可靠稳定地工作,可降低模块的故障率,提高整机产品的可靠性。     

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.     

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。     

石墨烯–铝复合冷板散热性能试验研究

传统散热冷板以铝合金为主,其导热能力有限且本身密度较大,已无法满足嵌入式计算机对高效散热及轻量化的需求。针对该问题,文中提出将具有超高导热性能的石墨烯散热片粘贴在铝合金表面得到石墨烯–铝复合冷板,以石墨烯–铝复合冷板代替传统散热材料的方法,并对不同厚度、不同功耗下的石墨烯–铝复合冷板的导热效果进行了试验研究。测试结果表明,在铝合金表面贴石墨烯散热片可保证在整体质量增加较小的情况下显著提高冷板的导热能力,在3 mm厚的铝合金表面粘接2 mm厚的石墨烯散热片时导热性能最佳,导热系数达到360 ~ 370 W/(m·K),而质量仅占6 mm厚铝板质量的66.5%。因此石墨烯–铝复合冷板可应用于高性能、高集成、小型化嵌入式计算机的散热设计。     

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.