高线风冷线常见故障分析及改进

高线风冷线是控冷工艺的重要环节,对下线后的产品组织性能稳定性有重要作用,是线材生产过程中的重要设备。分析风冷线日常故障的原因及不足,提出改进措施并实施,有效降低设备故障率,减少设备故障造成的经济损失,并显著改善产品表面质量和组织性能。

联合收获机发动机风冷系统优化设计

为了减少联合收获机收获过程中水箱“开锅”现象的发生,延长收获机的无故障工作时长,对4LXZ-8F型联合收获机的发动机风冷系统散热量进行了计算,并基于计算结果对防尘罩、散热器进行了优化设计,对冷却风扇进行了匹配选型。利用SolidWorks对优化前后风冷系统进行了三维建模,利用Fluent软件对发动机风冷系统优化前和优化后散热器散热性能分别进行仿真分析。仿真结果表明:优化前的冷却水入口温度为90℃,出口温度为72.3℃,进出口温差为17.7℃;优化后的冷却水入口温度为90℃,出口温度为71.1℃,进出口温差为18.9℃,表明优化后散热器散热性能提升了6.78%。研究成果可为提高发动机风冷系统的散热性能,延长无故障收获时长提供理论指导。

风冷干式变压器的热仿真分析及优化

对绕组温升和热点温度的有效预测与分析,是确保干式变压器安全、稳定运行的重要前提。模拟了一台8000 kVA干式变压器在强迫风冷条件下的温度场分布情况,并通过风冷温升试验验证了仿真结果的准确性及可靠性。在此基础上,讨论了模型简化方法和结构优化设计对温升模拟结果的影响规律并进行了误差分析。结果表明,所采用的数值仿真方法能够有效地预测变压器的温度分布规律,可为此类变压器的设计、优化和评估提供参考依据。

有限空间内电子芯片风冷系统的优化研究

芯片的冷却问题已经成为限制电子设备发展的技术瓶颈之一。本文通过数值模拟,对某人脸识别电子芯片在有限空间内的散热问题展开优化研究。研究芯片温升与轴流风扇流量、进风面积、芯片工作功率的关系,并通过多目标优化得到更加符合当前目标需求的芯片及风扇的工作参数。研究结果表明,轴流风扇流量从0增加到9CFM范围内,芯片温升下降约56%;风扇进风面积从0.031 m^(2)增大到0.196 m^(2),芯片温升上升13%;随着芯片功率增加,芯片稳定工作的温升呈线性提升。通过多目标优化设计,得到的芯片及风扇的工作参数为P=5.87 W,Q=1.056 CFM,A=0.041 m^(2)。

电动飞机电池组微通道风冷散热研究

电动飞机已成为航空飞行器的重要发展方向。电动飞机配置的电池组能量密度更高,工作时功率大产热多,如果热管理不善,容易使电池组自燃,且飞行过程难以紧急避险,所以必须重视电动飞机电池组热管理。提出在常规Z型风冷系统中增设微通道冷板的方案,对电动飞机电池组进行散热;对电池组工作过程进行仿真,计算各种环境和使用条件下电池组生热及散热功率,以便采取措施更有效地实施电池组热管理。仿真计算了电动飞机滑跑、加速和爬升段飞行时的无风条件、常规Z型风冷和增设微通道冷板新型Z型风冷的生热和散热功率。结果表明:增设微通道冷板新型Z型风冷散热效果最好,与常规Z型风冷比较,电池组最高温度下降约7℃,温差下降约6℃。

风冷高炉矿渣的超细粉磨与化学激发联合活化研究

风冷高炉矿渣水化活性低,某企业工业试验中使用风冷高炉矿渣作混合材生产复合水泥时,矿粉在水泥中的掺量通常低于30%。本文提出超细粉磨和化学激发联合活化的技术思路,改造粉磨工艺实现风冷高炉矿渣超细粉磨,并探究了粉磨工艺参数对矿粉粒径和活性指数的影响,当矿粉比表面积为650 m^(2)/kg时,28 d活性指数为88.4%,比原生矿粉提高了26.2%。在化学激发方面则研究了激发剂种类、掺量以及多元复配对矿粉活性的影响,最终以硫酸钠、硫酸铝钾和三乙醇胺为主要成分制备了一款复合激发剂,矿粉粉磨过程引入1.5%复合激发剂即可使7 d活性指数提高16.9%。

风冷柴油机高负荷轴流冷却风扇气动优化

针对某型风冷柴油机的具有负预旋前置导叶的冷却风扇,考虑导叶和转子的耦合效应,基于多项式代理模型和第二代非支配排序遗传算法实施了冷却风扇多目标气动优化。优化后的效率和全压在近失速工况分别提升1.19%、4.78%,在设计工况分别提高0.29%、3.16%。采用Sobol全局敏感性分析辨识了关键设计变量,结合优化前后流场变化,获得了风扇气动性能提升的流动机理:导叶叶根安装角的减小和转子叶根安装角的增大,共同减小了转子进口攻角,从而增大风扇等熵效率,并弥补了因欧拉功减小所致的全压降低;转子叶顶安装角减小,在削弱叶根与叶顶扩压不平衡度的同时补偿了全压的损失。

风冷电池热管理系统参数研究与性能优化

为提高风冷电池热管理方式的冷却能力,设计了一种湿芯辅助的风冷电池热管理系统。运用Fluent软件对不同充电倍率和电池数量的电池组温度场进行仿真计算,并通过加装铝片改善电池组内均温性。结果表明:与传统风冷电池热管理系统相比,湿芯的运用能有效降低电池表面的最高温度,更能适应高充电倍率和电池数量较多的电池组的散热需求;但均温性较传统风冷系统稍差。充电倍率为2C时,传统强制风冷和湿芯辅助的风冷电池热管理系统在电池数目超过45个时,电池组内温差均超过5℃。提出在电池外包裹铝片的方法改善电池组均温性,模拟结果显示,加装铝片可有效降低后排电池温度,以应对高充电倍率散热。模拟结果显示:2C充电倍率、电池数量为60个时,电池组最大温差由6.90℃降低至5.68℃。

基于ANSYS的风冷半导体激光模块的热模拟分析

风冷散热是大功率激光广泛应用的一个至关重要的技术问题。随着激光手持焊、激光清洗等应用范围越来越广,激光风冷散热也变得更加困难起来。在文章中,将热管安装在冷却热沉板上,并在散热片上重新安装热管,以便利用热管的传热原理。利用风冷散热器模拟热负载,并使用ANSYS有限元分析软件进行仿真模拟,以研究热沉板中嵌入热管后激光模块器件的温度场分布情况。经过频率红移法的实验验证可发现,这种方法在风冷散热系统中能够获得良好的散热效果。通过模拟发现,热管与高功率半导体激光器风冷技术相结合可以克服水冷技术在复杂环境中的局限性,为高功率半导体激光器的散热问题带来新的解决方案。

风冷IGBT散热器正交设计及优化研究

基于某工程功率器件的散热需求及散热器尺寸限制要求,拟寻求一种性能较优的散热设计方案。结合散热基本理论,采用自下而上、紧凑型设计为原则,通过正交分析的方式设计并对比了不同结构方案下散热器的基本性能,结果表明:综合考虑散热性能及风机选型风压限制等因素,外形结构尺寸中,散热器长度对散热器风阻及热阻性能的影响最大;散热基板及翅片尺寸也存在优选范围,综合生产制造工艺,散热翅片厚度优选推荐值为2~4 mm;散热器采用引风方式更有利于散热设计,IGBT到出风侧的距离与其相邻间距比值在1~2时散热性能相对较优。优化后的散热器方案对比设计限值,散热性能提升16%且占用体积下降64.43%。

某风冷电源热分析及优化设计

针对强迫风冷电源中功率器件密度日益增高,热流密度增大,高温环境下易出现热失效,需在降额温度之下工作的问题,研究其整机热分析及机箱散热器结构优化设计。首先基于各功率器件热耗、机箱散热器结构、环境边界条件等参数,利用CAE仿真软件建立符合物理模型的仿真模型,并进行热仿真分析,得到温度分布云图;然后分析基板厚度、鳍片形状等结构尺寸参数对电源散热性能的影响,同时对散热器结构尺寸进行优化,并确定了散热器最优结构。最后建立了基于散热器最优结构的实体样机,开展高温实验。通过实验数据与仿真数据对比分析,得出最大误差仅为3.5%的结果,证实了计算结果的准确性。结果表明:利用软件进行热仿真及散热器优化的举措是可靠的,且优化后的散热器满足功率器件的降额要求及电源机箱的散热需求。研究结果体现了散热仿真分析的必要性,为风冷机箱的应用提供理论和实践支持。

环形锻件风冷温度场仿真优化

热处理是决定金属最终组织性能的关键,其中冷却过程温度场控制是热处理的核心。大型环形锻件尺寸规格大、风冷热处理条件下温度场一致性差、控制难。针对上述难题,本文通过环形缩比件风冷正火实验与测量,反算对流换热系数,开展环件风冷散热的模拟仿真,研究环形件风冷温度场演变情况,并给出风冷工艺的优化策略。结果表明,环形件风冷正火过程流场与温度场耦合变化,合理设计导流台和风速能够改善流场分布,并显著提高环件散热效率。本方法能够为大型环形锻件风冷正火过程的温度场分析以及热处理工艺优化提供技术支撑。

电动飞机动力舱的热仿真与风冷系统改进

为了解决飞机动力舱中存在的散热问题,以某电动轻型航空器为主要研究目标,以传热学理论、N-S方程等有关概念为基础,利用CFD软件模拟了动力舱中的温度场,采用κ-ε双方程湍流模型和指定壁面热流量法对其进行了研究。研究结果表明,局部高温和散热不均的问题会出现在一些热源的表面,例如电动机和控制器。因此对原有冷却系统进行改进,给出5种改进方法,分别进行模拟并对比,筛选出最优的改进方案,改进后所有元件满足其规定的温度要求。

基于局域网监控的风冷散热器集中控制系统应用

为了满足内燃机模块化、集成化、自动化的发展需求,将内燃机的冷却水温度控制在更优的工作范围内,同时提升产品使用舒适度,对风冷散热器进行了控制系统的模式分析,并设计了基于局域网监控的风冷散热器集中控制系统。最后,通过试验验证了集中控制系统的应用效果。试验结果表明:集中控制系统通过模块化、集中化的控制设计,能够根据内燃机的温度控制要求,精准高效地控制风冷散热器的切入和切出,实现自动启停。集中控制系统可以通过以太网通讯实现局域网监控,通讯数据实时性高,能够将温度控制在目标温度的±2℃以内。

基于风冷的锂离子电池充放电设备热特性影响研究

针对锂离子电池充放电设备内电池组温升过高、温度一致性不好的问题,以风冷系统充放电设备为研究对象,基于数值传热学理论,建立热力学计算模型并结合测试验证。通过抽象充放电设备散热特征,提取了两个影响电池组热特性的主要因素。针对不同托盘通风结构及不同风机布局分别设计了研究方案,并分析了不同托盘通风孔、不同托盘环形风口、不同风机位置及不同风机数量对电池组热特性及充放电设备流场的影响。结果表明:充放电设备放电温升测试数据与仿真数据接近,说明热力学模型准确;托盘通风孔对电池组热特性有一定积极影响,但作用有限;托盘环形风口通过提升电池表面湍动能强度,增强电池表面对流换热效果,从而对电池组热特性起关键作用;风机位置正对电池时,电池组具备更好的换热效果;风机数量与电池组热特性呈正相关关系,当风机数量为6时,既能满足电池组热特性,又能提高系统能耗。研究结果可为锂离子电池充放电设备的热特性管理提供一定的指导。

功率变换器风冷系统优化的仿真研究

针对高功率密度半导体开关器件的温升问题,研究了功率变换器的风冷系统散热性能表现,基于ANSYS ICEPAK仿真分析了热界面材料(Thermal interface material,TIM)对分立式SiC MOSFET温升以及散热器热阻的影响作用,提出了三种风道设计方案,从风机效率、降温效果、多器件温度一致性三个方面给出综合评价。研究结果表明,TIM热导率越高,SiC芯片温度越低,但温度的下降存在极限,氮化铝陶瓷垫片与常规硅胶片相比可降温约14.2%;散热器热阻与TIM热导率呈变化率递减的非线性关系,过高热导率的实际意义有限,应结合热设计成本综合考虑TIM选择;合理分配风机风量比单纯提高气流速度的散热效果更佳,混合射流的变截面双风道设计方案具备更高的风机效率以及良好的温度一致性,与无风道相比芯片温度可再次降低约13.7%,其综合表现最优。研究工作为后续开展功率开关器件的热管理试验提供了参考依据。

千瓦级风冷燃料电池堆性能的研究分析

风冷燃料电池较传统的质子交换膜燃料电池简化了冷却及供气系统,使其便携性能得到了极大的提高,但是对于风冷电堆的研究大部分趋向于小功率,本文设计、测试、研究了2kW的风冷燃料电池堆的性能,探究了实测风量和理论风量的关系,温度的分布情况以及氢气进出方式对电堆性能的影响。研究结果表明:电堆的实际风量仅为最大风量的80%;电堆的温度分布不均匀,靠近双极板或者电堆中间部分的温度较高;此电堆单电池片数为68片,最大功率达到了1.92kW;单进单出相对于双进双出氢气进出方式,电堆功率相当,但是电压一致性更好。

风冷相控阵天线散热设计及分析

T/R组件为相控阵天线的主要热源,天线阵面温度控制是相控阵天线热设计的关键技术之一。本文介绍了一种风冷相控阵天线,采用4个天线阵面圆周分布,中部布置处理机,底部布置风机的总体布局。将T/R组件的热量通过L型散热器传导至底部散热翅片,与处理机底部散热齿形成十字风道,最后通过底部风机散热,实现将设备舱与风道隔离。利用FloEFD热仿真软件进行热仿真分析,合理优化风道。通过实物试验验证天线热设计合理性,为其他类似相控阵天线设计提供了参考,具有较好的指导意义。

涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为3 mm、6 mm、9 mm和12 mm的四种风冷散热结构,应用工程估算和CFD方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验验证。结果表明,在桨毂上增加散热肋片能够有效提高散热效率,壁面温升可降低至无肋片模型的74%、55%、44%、35%;对于轴向风冷,肋片能显著强化散热,但是存在温度不均的问题。工程估算和CFD方法对电机的带肋表面风冷散热分析有较好的精度,可用于涵道风扇电机的温升预示,为涵道风扇推进系统的使用提供依据。根据分析结果提出了高功率密度电机强化散热的研究方向。

碳纤维复合材料电池箱强制风冷散热分析

由于碳纤维电池箱散热性能较差的问题,针对电池箱内部的散热系统进行设计,包括电池模组布置以及箱体内风扇的排布方式。构建电池箱和电池模组模型并导入COMSOL,对磷酸铁锂电池建立电热耦合模型。通过五种不同的风扇排布方式,使密闭电池箱内部形成不同的空气内循环。仿真结果表明,双风扇-X方向吹风的风扇排布方式对电池模组散热有最优效果,电池模组最高温度为40.5℃,与无风扇情况对比,最高温度降低了9.4℃。对密闭碳纤维电池箱的散热系统设计具有参考意义。