深紫外LED散热性能的改善研究

深紫外发光二极管(DUV-LED)可广泛应用在杀菌消毒、生化检测、医疗健康和紫外通信等诸多领域。目前商用DUV-LED的电光转换效率通常不足5%,从而使LED发热严重、结温升高,进而导致LED出现峰值波长红移、光衰加剧、寿命缩短等一系列问题。在电光转换效率难以提高的背景下,提升DUV-LED的散热性能以降低其工作结温是十分必要的。热阻是反映LED散热性能的直接参数,其通常受导热面积、材料厚度、材料热导率等因素影响。本文系统研究了DUV-LED的芯片尺寸、焊接层填隙、导热硅脂和基板材质等因素对LED热阻的影响,并对固晶区和焊接层的厚度进行了仿真研究。研究结果表明,增大LED芯片尺寸、对焊接层进行填隙、基板与热沉间涂覆导热硅脂或者将Al基板更换为Cu基板等可以减小LED的热阻。针对商用20 mil×20 mil的275 nm DUV-LED,本研究将其热阻从22.19℃/W降低至12.83℃/W,在25℃环境下,电功率为0.669 W时芯片升温从14.69℃降低至8.49℃。仿真结果表明,LED工作结温随着固晶区或焊接层厚度的减小而线性降低,其中固晶区厚度每增加1 mm,芯片升温将提高44.82℃,因此可以通过适当减薄固晶区厚度来实现热阻的降低。

液冷机箱散热性能数值研究

随着机载电子设备向高热流密度、集成化和模块化发展,对机箱的散热性能要求也越来越高。数值仿真分析能够较为真实的模拟系统的热情况,确定产品的温度分布,不仅有利于验证设计合理性并可根据计算分析结果进行优化改进。本文基于数值仿真分析方法,对机箱散热性能进行分析,同时研究了接触热阻,均温板、环境温度等因素对机箱散热效果的影响。

数据中心液冷技术对设备散热性能的影响研究

本研究详细探讨液冷技术在数据中心中改善设备散热效果的作用。文章首先阐述液冷技术的发展历程、种类以及运作原理,其次分析影响设备散热能力的关键因素,最后讨论液冷技术带来的优势,如优化散热性能、提高了温度控制精度、提升设备性能以及延长设备的寿命。然而,文章也指出液冷技术所面临的挑战,如设备兼容性和系统维护的问题,并介绍相应的解决方案。

石墨烯超导热管散热性能实验研究

为优化室内地暖的散热效果,应用石墨烯超导冷暖技术,设计石墨烯超导热管,并通过实验研究石墨烯超导热管散热性能。选取石墨烯超导热管、铝极干式热管和传统湿式热管,构建热管实验装置,分别对3种热管的散热性能进行测试,并将测试结果通过数据处理与误差分析方法进行处理。经实验可知:传统湿式热管在热管启动时启动温度上升速度最慢,且在不同充液率下始终保持较低的导热系数、较高的热阻,说明该热管的散热性能较弱;而铝极干式热管在测试时虽然具备一定的散热能力,但依然弱于石墨烯超导热管;在石墨烯超导热管测试过程中,其在不同启动温度下均能迅速达到相应温度,且总热阻较低、导热系数较高,可迅速实现散热。当导管的充液率较高时,热管的冷凝段和蒸发段的温差较低,具有较好的散热效果,且石墨烯超导材料还能够提高热管强化作用率,使热管散热效果更强。

基于三周期极小曲面结构的电机外壳散热性能研究

为优化电机散热性能,分别设计三周期极小曲面(TPMS)和翅片两种结构的电机外壳,并通过有限元分析和装机温升实验对其进行性能评估。温升测试过程中,TPMS结构机壳最高温度为46.2℃,内部线圈最高温度为107.7℃。与原始结构和翅片结构相比,机壳最高温度分别降低了18.7%和42.2%,线圈温度分别降低了33.7%和10.6%。结果表明,TPMS结构具有更优异的散热效果,可有效提高电机的散热性能。

低熔点合金相变热沉设计与散热性能研究

为了解决电子设备在无风无液环境下短时动态大功率工作时的散热问题,提出了一种带导热翅片结构的低熔点合金相变热沉,同时建立了考虑合金液固相变时体积收缩影响的热仿真模型,并对低熔点合金相变热沉的散热性能进行了仿真和试验研究。结果表明,低熔点合金相变热沉的散热性能明显优于烷烃类相变热沉。在相同工况下,低熔点合金相变热沉相较于相同体积或质量的烷烃类相变热沉,发热片的最高温度分别降低了71.9℃和32.7℃。另外,发热功率、安装姿态等因素对该类相变热沉的散热性能也有较大影响,与正放时相比,反放和立放时发热片的最高温度分别升高了15℃和12.9℃。

新型封装基板技术对电子产品散热性能的影响研究

新式封装基板的引入,改变了电子产品行业的整体态势。通过直接的实证测试和理论上的热模拟计算步骤,对比分析新式和旧式封装基板之间的差异,进而测量其对电子产品散热性能的影响。明显的效果体现在,新式封装基板的进步,改良了温控通道的构造,致使封装内部的温度平衡达成,从而当电子设备面临高负载运行时的稳定性也大幅度提升。另一方面,新式封装基板的诸多优点中,其是散热材质的选择和应用,极力降低了热阻,进一步加强了散热效能,这也意味着电子产品能够得到更长的寿命。此外,新型技术还能减小封装体积和重量,提高电子产品的可携带性。然而,新型技术的封装成本则较高。研究结果表明,新型封装基板技术对提升电子产品散热性能,乃至整体性能表现有着显著作用,为电子产品散热设计提供了重要的参考价值。

永磁同步电机拓扑结构对散热性能的影响

为了探究永磁同步电机拓扑结构变化对电机散热性能的影响,以30 kW电动叉车用水冷型内置式永磁同步电机为例,建立改进的等效热网络模型,并利用电机的有限元温度场模型计算验证其准确性。采用热网络模型,计算不同定转子结构下电机的温度场,分析定子齿宽、定子槽深、永磁体夹角等拓扑结构改变对电机散热性能的影响规律,为永磁同步电机的运行性能优化提供参考。

风冷式热泵机组结构优化设计及散热性能研究

基于ANSYS ICEM软件对风冷式热泵机组进行物理建模和网格划分,在常规制冷工况下利用Fluent软件对运行机组进行温度场及速度场仿真模拟。分析其散热过程,并结合实验监测的方式进行研究。针对夏季高温风冷式热泵机组散热效率低下的问题,设计了一种辅助散热系统并进行结构优化,通过水帘预冷与雾化喷淋装置强化换热过程,提高散热效率、减少散热死区,并通过实验测试不同辅助装置对机组散热性能的影响。研究结果表明,增加辅助散热系统可有效提高机组散热效率。相同室外空气状态下,综合散热性能、蒸发效率以及经济性方面,雾化喷淋装置相比水帘预冷装置更有优势。

改性环氧树脂封装LED散热性能研究与优化

为降低LED结温,采用有限元方法对石墨烯/氧化石墨烯改性的环氧树脂封装LED散热特性进行数值仿真与分析研究,并通过优化LED封装结构进一步提高GR/EP封装LED的散热性能。结果表明,石墨烯/氧化石墨烯改性的环氧树脂封装LED均可以降低结温,且等量的石墨烯改性环氧树脂封装LED的散热效果优于氧化石墨烯的。通过对封装材料的半径和高度等结构参数进行优化设计,进一步提高GR/EP封装LED的散热性能。结果表明:在封装材料体积变化时,增大封装材料的半径和高度可有效降低LED结温,当封装材料半径为1.17 mm、高度为0.78 mm时,LED降温效果可达优化前的1.35倍;在LED封装材料体积不变的情况下,当封装材料半径为0.85 mm、高度为0.97 mm时,LED降温效果可达优化前的1.09倍。

核级DCS机箱设备散热性能研究及影响因素分析

为研究核安全级DCS机箱的散热性能和影响因素,建立起某核级DCS机箱的有限元模型,进行热学仿真分析。研究结果表明,稳定阶段U1芯片的最高温度为90℃,与实际采集温度87.9℃基本一致,所建立的有限元模型有效可靠。机箱表面温度受内部安装功能模块的影响,功能模块热功耗越高,其表面温度越大。在同一功能模块位置,机箱顶部的表面温度高于底部的表面温度。机箱在自然对流状态下,空气以“下进上出”的方式流动,且机箱顶部的空气流速大于底部的空气流速。进一步地,通过改变取热方式、通风率、进风方式、风量等因素研究对机箱散热性能的影响,结果表明:通过芯片-导热垫-翅片式壳体-机箱的取热方式散热效果最优,相比于自然散热,关键器件的表面温度降低了55.4℃。通风率与机箱散热性能呈现出正相关的关系,当机箱的通风率逐步上升时,器件温度呈现出近似线性下降的关系。当风扇安装于机箱上方进行吸风时,关键器件温度为59.8℃。相比之下,当风扇安装于机箱下方送风时,关键器件温度为63℃,故风扇安装于机箱上方为较优的选择。机箱的散热性能受风扇送风量的影响,风扇风量越大,机箱的散热性能越好。

锂电池微通道液冷板散热性能分析

为电动汽车动力电池系统设计了一种微通道液冷板结构,使用Fluent对所设计的液冷板进行仿真分析。研究了不同冷却液流量、流道宽度和高度对液冷板散热、均温及能耗性能的影响。结果表明,质量流量为4 g/s时,电池组最高温度和最大温差分别减小为28.6℃和2.1℃;质量流量高于4 g/s时,液冷板散热性能改善不明显,且能耗较高。流道宽度和高度的增加会降低液冷板散热性能,增加系统能耗,但其均温性能有所提升。强化传热结构的布置使液冷板散热性能进一步提升,较为显著地改善了电池组温度均匀性,扰流机构3可使电池组最高温度和最大温差分别减小0.79℃和0.19℃。研究成果可为后续液冷板结构设计优化提供指导。

基于6U VPX主板的铝基均热板散热性能实验研究

针对某6U VPX高性能主板发热器件众多、总热功耗大导致的散热难题,开展了铝基均热板散热盒的工程应用实验研究。测试结果表明:常温28℃环境中,自然散热工况下铝基均热板散热盒无法满足主板散热要求,风冷散热工况下,铝基均热板散热盒上最大温差为7.2℃,CPU和DSP芯片最大结温分别为45℃和50℃;高温60℃环境中,均热板上最大温差为6.7℃,CPU和DSP芯片最大结温分别为85℃和83℃,低于允许结温105℃。由此可知,铝基均热板散热盒散热性能显著,配合风冷工况可以满足标准6U VPX高性能大功耗主板的散热需求,是解决主板散热困难的有效手段。

基于正弦函数的液冷板上流体流向对锂离子电池散热性能的影响

锂离子电池的散热性能与液冷板上流道的形状、液流流向、液流入口温度、液流入口流速和放电倍率等有关。本工作以电池最高温度、温差、温度标准差及压降为评价指标,设计了一种正弦函数液冷板流道,运用COMSOL有限元软件分析正弦流道频率与振幅对锂离子电池散热性能的影响并探讨不同放电倍率、不同入口温度和不同入口流速条件下流体流向对锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性的影响。结果表明:低频率和低振幅的正弦函数流道有利于电池的散热;改变流体流向有利于改善锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性;随着交错流次数的增加,锂离子电池的最高温度和温差均减小;高放电倍率下流体流向对锂离子电池散热性能的影响更大;液流入口温度为25℃时,改变流体流向锂离子电池的散热效果最佳。

基于一体化模型的矿用变频器散热性能分析

矿用变频器空间密闭,运行过程中内部功率器件自身会产生大量热量,易产生热退化和热失效现象。现有研究主要是针对矿用变频器某类功率器件或散热器进行单独分析,未考虑它们相互之间的热交换作用,且现有研究与矿用变频器运行状态的结合不够紧密,导致生热和传热过程与实际情况偏差较大,降低了散热性能分析的准确度和全面性。针对上述问题,以630 kW/1140 V四象限矿用变频器为研究对象,基于一体化模型对矿用变频器散热性能进行分析。建立了考虑等效电阻的矿用变频器主电路拓扑模型,分析母排与电缆、充/放电电阻、吸收电阻、IGBT模块、输出电抗器的电气特性并计算功率损耗。采用强制水冷+风冷+自然冷却方式对矿用变频器的散热系统进行优化设计。将IGBT模块、吸收电阻置于水冷散热器的基板上,配置风机加速输出电抗器的热交换效率,其他功率器件则自然散热。基于一体化模型对矿用变频器内部温度场特性、对流换热特性进行数值模拟分析,并搭建矿用变频器加载试验平台验证基于一体化模型的温度场仿真的正确性及散热设计的有效性。结果表明:①在内部功率器件的传导、对流及辐射换热作用下,隔爆外壳的温度高于环境温度,最低为36℃,且后基板的温度高于其他隔爆面,最高可达70℃。矿用变频器内部组件均未超过80℃,远低于相关标准规定值,具有良好的散热性能。IGBT模块的温度最高,机心母排组件的温度次之,直流滤波电容组件的温度最低。②充电过程中功率器件产生了较大的损耗,但由于充电时间极短,该损耗不会引起温度的剧烈变化,功率器件的瞬时温度最高不超过59℃;放电电阻的瞬时温度最高可达267℃,100℃以上的作用时间为200 s,梯形铝壳电阻的耐高温冲击能力可满足该应用场景,且未形成热应力循环,不会产生热击穿、热失效现象。③各功率器件在2~3 h后温度逐渐趋于稳定,各标定测温点的实验与仿真结果在整体趋势上保持较好的一致性。

叉车发动机舱散热性能分析及结构优化

文章以某型号叉车发动机舱的散热特性为研究对象,建立叉车发动机舱的实体模型,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析舱内热流场的分布规律;基于数值计算结果,对散热器导风罩和聚风罩结构以及风扇的安装位置进行调整,以改善叉车发动机舱内的气流组织,减小散热器热回流,提高散热器风量、进出水温差及散热量;提出一种组合优化策略,在维持液压油、传动油散热器正常工作情况下提高水散热器性能参数,使得水散热器进风量增加4.4%,冷却水进出口温差增加10.3%,散热量增加9.0%。

镀有石墨烯薄膜的散热器散热性能及其模型的研究

为了探究石墨烯薄膜对散热器散热性能的影响,研究了石墨烯薄膜散热器的深度学习模型,采用BP神经网络算法求解石墨烯薄膜散热器散热性能。建立散热器仿真模型,研究发现影响石墨烯薄膜散热器性能的主要因素为功率器件输入功率和功率器件与散热器接触面的面积比,其中随着输入功率的增大和面积比的减小,散热性能变化更加明显。使用输入功率和面积比作为BP神经网络输入特征,功率器件表面温度作为输出特征,优化BP神经网络模型。发现当神经元个数为14个、隐藏层数量为4层时,该网络性能达到最优。代入预测集,最终预测精度可以达到99.8%以上,表明该BP神经网络算法可为选择合适的散热器提供很好的理论依据。并且通过实验发现,镀有石墨烯薄膜的散热器比未镀石墨烯薄膜的散热器的散热性能提升了4.12%。

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明:设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。

汽车液力缓速器散热性能研究

汽车液力缓速器的热交换能力是保证车辆稳定而持续制动的关键因素。为了研究液力缓速器的散热性能,建立了液力缓速器的散热数学模型,利用Simulink进行仿真分析;搭建了液力缓速器的试验平台,利用试验方法分析液力缓速器在各工况下的热交换性能。研究结果可为液力缓速器的优化改进提供重要参考。

不同基材结构PCB散热性能研究

为验证对不同基材结构的印制线路板导热能力,通过热仿真分析实际散热效果,分析研究得出不同基材结构印制线路板的导热能力,其嵌埋铜块或导热陶瓷结构线路板具备优良的导热能力。随着5G通讯的发展,电子产品对散热的功率需求越来越高,尤其需要满足产品芯片散热性能要求。主要是从材料选择、产品搭配设计、流程制作等多个方面进行对比验证,以期为后续指导该类产品提供技术支持与帮助。