星载微组装T/R组件的封装设计

有源相控阵天线在星载雷达上的应用越来越广泛,而T/R组件是有源相控阵天线的核心部件,直接影响天线的性能。封装可以为微组装T/R组件内部电子元器件和电路提供一个良好的工作环境,面对星载雷达对微组装T/R组件的高功率、高集成、高可靠性等要求,封装设计技术已成为微组装T/R组件设计的关键技术之一。基于封装设计技术在星载微组装T/R组件上的应用需求,文中介绍了T/R组件的基本组成,就封装材料与电连接器选用、封装结构设计以及环境适应性设计等封装设计关键问题进行了分析,并探讨了星载微组装T/R组件封装的发展方向。最后以某星载大功率T/R组件的封装设计作为示例,介绍了这些关键技术在设计过程中的应用情况,为后续星载微组装T/R组件的封装设计提供了参考。

对箱壁式冰箱使用真空隔热板的分析

介绍了一种真空隔热板(VIP)导热系数的测试方法;利用有限元方法对使用VIP的箱壁式电冰箱冷凝器的换热进行了计算和分析。在模拟分析中,考虑了冷凝管的材料和铝箔对传热的影响。实验测试结果证明了该测试方法在工程上是有效的。计算结果显示,相对于完全用硬质聚氨酯泡沫作为保温材料的冰箱,VIP冰箱有明显的隔热保温效果:采用导热系数为2.5mW.m-2K-1的VIP,渗入热可以减少57.8%,同时冷凝器向箱体外壁的传热量可以增大1.4%。通过铝箔传出的冷凝热在8%左右;冷凝器的管材对换热效果影响不大,采用铜管比钢管的换热效果增大不到1%。

二次反射聚光分频光伏系统的三维光学模型

建立了考虑太阳张角的抛物槽式二次反射聚光分频光伏系统的三维光学模型,模拟计算了分频器和光伏电池表面入射的能流密度分布情况,结果表明:受分频器对入射光遮拦和抛物槽中心安装光电池的影响分频器表面能流密度分布中心低两边均匀,而光伏电池表面能流密度分布中间高两边低。分析了不同跟踪系统误差对能流密度及集光效率的影响。

星载SAR功能结构一体化天线技术研究

提出了新型低剖面合成口径雷达(SAR)有源相控阵天线设计方法——多功能结构一体化天线技术,采用高密度互联、新型功能材料等进行模块化、轻量化的系统级集成设计,将系统功能与天线结构相结合,大幅减小了SAR天线的体积,增大了内部可用空间;同时,有效去除天线寄生质量及各分系统间的重复质量。对SAR天线进行了一体化设计验证,结果表明天线性能、结构承载及热控的指标满足要求,多功能结构一体化设计方法对大型有源相控阵天线系统的结构设计有实际指导意义。

二次反射聚光分频光伏系统的光学分析

建立了考虑太阳张角影响的抛物槽式二次反射聚光分频系统的光学模型,给出了系统的集中比和太阳影像尺度与聚光镜相对口径和分频反射镜的相对焦距的无量纲关系式,并绘制了设计参数关系图表,举例设计了两种二次反射聚光分频系统.本文推导的结果对二次反射聚光太阳能光伏系统的光学结构设计有实际指导意义.

半抛物槽式聚光分频光伏系统的性能分析

设计了一种包含13层膜系的分频器,建立了考虑太阳张角影响的三维光学模型,研究了分频对半抛物槽式聚光光伏系统的光、热、电性能的影响,得到了系统能量的光谱分布及光伏电池平面能流密度分布。计算结果表明,系统对AM1.5太阳光谱的光学效率为58.7%,对不同聚光镜开口应选择最优电池倾角以获得最均匀的能流密度;采用分频可以降低电池温度提高聚光系统的聚光比以及光电转换效率。

无散热损失的热泵型供热系统研究

提出了一种可在环境温度下实现能量输运的供热系统。该系统利用吸收式热泵原理,以氨水为工作流体,发生器和冷凝器布置在热源端,而吸收器和蒸发器布置在热用户端,利用吸收器中溶液吸收蒸气所放出的吸收热来提供热能。由于采用质量分数不同的氨水作为能量载体,因此,可以在环境温度下实现能量输运,没有散热损失;同时,由于该系统利用潜热供热,大大减少了泵功耗。分析结果表明,当供热距离较远时,该系统具有明显优势。

冰箱用箱壁式冷凝器的热路分析

为了对冰箱冷凝器结构的优化设计提供理论依据,利用通用有限元软件ANSYS对箱壁式冷凝器进行了建模、求解。在分析中,考虑了铝箔对传热的影响;同时,考虑到在通常情况下冷凝管和冰箱的外壁平板之间的线接触会影响冷凝器的散热。因此,对冷凝管与箱壁平板的线接触进行了改进,采用凹槽结构的接触形式,并分析接触角度对散热的影响。结果显示:铝箔在冷凝管的散热中是一个重要的热路,如果不考虑铝箔的影响,计算所得的换热量将偏小8%左右;冷凝器的管材对换热效果影响不大,采用铜管比钢管的换热效果增大不到1%;增加冷凝管与外壁的接触面积可以提高换热效果,但是增加幅度并不明显;同时计算结果也表明,冷凝器通过发泡层传入冰箱内部的热量约占冷凝器总负荷的12%。

星载SAR天线热控技术现状及发展趋势

随着大功率星载SAR(合成孔径雷达)天线技术的发展,阵面设备量及热流密度越来越大,天线热控技术面临新的挑战,对新型热控材料及方法的需求变得愈加迫切。文中对星载SAR天线热控技术的研究现状进行了较全面的综述,针对天线结构形式、阵面发热量、工作模式等方面进行了系统的分析和评述,提出了为实现大功率、高热流密度的热控技术需解决的关键问题,并指出了未来天线热控技术进一步的研究方向。

氨水鼓泡吸收的实验研究——添加剂影响

为了探讨添加剂对鼓泡吸收的影响,利用滴重法测量了氨水溶液在添加剂异辛醇和正辛醇作用下的表面张力;利用可视化方法研究了氨水的鼓泡吸收特性。研究结果显示,少量添加剂可以使氨水溶液的表面张力迅速降低;当添加剂浓度一定时,在氨水浓度较低情况下,氨水的表面张力随着氨水浓度的增加而增加,但是,当氨水浓度超过10%以后,氨水溶液的表面张力反而随着氨水浓度的增加而降低;鼓泡吸收过程中,氨气流量对鼓泡频率影响较小,但是流量增大会导致最大气泡体积、最大吸收高度、以及单个气泡的舍伍德数增大;对于单个气泡而言,在一定浓度范围内,添加剂正辛醇和异辛醇可以强化鼓泡吸收。

太阳能分频利用电热联产初步研究

本文对太阳能聚光分频利用电热联产的机理进行了探讨,给出了太阳能光谱有效能函数以及太阳能聚光分频利用电热联产的设计方案,并对该系统进行了热力性能分析,发电投资和成本比较。结果表明,对30倍聚光分频的光伏/光热系统,光伏发电效率约0.095,250～280℃热量利用效率0.14,折算为电的总发电效率为0.139;与普通光伏发电系统相比,单位面积硅光电池发电功率提高约16倍,投资成本仅0.33倍,每千瓦时的发电上网成本可从3.52元降到0.84元,考虑税收后的上网成本将从5.1元降到1.18元。

几种太阳能光伏发电方案的热力分析与比较

本文建立了平板固定式、数倍聚光式、抛物槽一次反射聚光式、碟式反射聚光分频式和菲涅尔透镜聚光式等五种光伏发电方式的光学系统和辐射能量转换器的热物理模型,进行了能量效率和有效能利用率分析,介绍了与太阳不处于热平衡态的地面太阳光谱辐射能的计算式,分析表明在光电池许可的温度下适当提高聚光比可大幅减少光电池使用面积。

太阳能等照度带聚焦菲涅耳透镜研究

为了提高聚光发电时太阳电池的光电转换效率,从提高太阳电池表面会聚光强分布的均匀性入手,对传统平板型线聚焦透镜进行改进,提出一种用于聚光光伏发电的等照度带聚焦菲涅耳透镜设计方法。带聚焦菲涅耳透镜分为奇数个单元,每个单元宽度与太阳电池宽度相等,单元内所有尖劈角φ相等并将太阳辐射等宽度折射至太阳电池表面,从而实现各单元透过的太阳能等照度叠加。最大聚光比由光伏电池宽度、透镜与太阳电池间距以及透镜材料折射率决定。对带聚焦和线聚焦两种透镜聚光条件下电池表面温度分布情况进行比较分析,验证了等照度带聚焦透镜设计的可行性。

折平板等光强反射聚光光伏系统的光学分析

简要介绍折平板等光强反射聚光光伏系统的设计原理,并建立反射聚光器的光学模型。利用蒙特卡罗光线追迹法对折平板反射聚光系统的聚光性能进行模拟计算,结果表明该系统具有良好的聚光均匀性。建立实验系统进行实验验证,结果符合较好。对系统各参数间的关系以及跟踪误差对系统聚光效果的影响进行计算分析,结果显示折平板反射聚光光伏系统对反射器的跟踪精度要求较低。

氨气鼓泡吸收的试验研究——流量和喷嘴口径的影响

使用高速摄像装置对氨水的鼓泡吸收特性进行了可视化试验研究。氨气通过喷嘴进入作为吸收溶液的氨水中,形成氨气泡,并最终被吸收溶液完全吸收。试验中,分别测量了喷嘴直径为5mm和6mm情况下,氨气鼓泡吸收过程中的最大气泡体积、气泡最大吸收高度、发泡频率以及吸收过程中的舍伍德数等参数,并给出了最大气泡体积、最大吸收高度以及舍伍德数的试验关联式。结果表明,喷嘴口径的增大,使最大气泡体积和最大吸收高度增大,而发泡频率、单个气泡的舍伍德数减小。

氨鼓泡吸收的动力学模型及其吸收特性

本文利用气泡动力学原理,建立了氨水鼓泡吸收的数学模型;利用高速摄像机对氨水鼓泡吸收进行了可视化实验,得出了氨水鼓泡吸收过程中的最大气泡体积、气泡数、最大吸收高度、吸收过程中的舍伍德数等鼓泡参数随喷嘴口径、气体流量、氨水浓度之间的关系。结果表明,喷嘴口径越大,吸收效果越好;吸收溶液氨水浓度较高,吸收效果越差;氨气进口流量较大,吸收效果越好。理论模型和实验结果吻合良好。

太阳电池中光电转换的有效能

本文提出了光量子在光电转换中的能量效率的表示方法,给出了太阳电池光电转换的理论效率极限,以及太阳电池的理论最佳带隙和最佳截止波长。最后,讨论了光电转换的驱动力,分析了光电跃迁的有效能的不可逆损失和熵增,给出了太阳电池中激发电子的有效能的表达式。

相控阵雷达有源子阵结构设计研究

有源子阵是相控阵雷达的重要组成部分。文中介绍了有源子阵的基本架构与组成,就有源子阵总体设计、互联设计、冷却设计、微系统(Microelectromechanical Systems, MEMS)技术运用等结构设计关键技术进行了讨论。以某一车载相控阵雷达有源子阵的结构设计作为示例,为后续有源子阵设计提供了参考。

基于JVPX连接器的模块化插件结构与热设计分析

为了能够达到简化设计、缩短周期、提高互换性等目的,模块化的设计已广泛应用于插箱插件的设计当中。随着雷达对数据管道的要求越来越高,采用JVPX连接器成为解决这一需求的有效技术。另外,插件与插箱导轨接触界面的接触热阻一直是影响插件散热的关键因素。文中基于机载环境下的液冷机箱,设计了一种插拔方便、固定可靠、采用传导式散热的模块化插件,并通过在插件与机箱导轨接触面间填充液态金属来降低接触面间接触热阻。

喷雾冷却冷板的设计与研究

随着电子元器件和雷达等设备功率密度的不断提高,传统的散热方式越来越难以满足要求,而喷雾冷却因其更强的散热能力在高热流密度散热领域受到广泛关注。文中基于喷雾冷却技术设计了一种集成微型旋流雾化喷嘴的喷雾冷却冷板,并通过一套自行设计的喷雾冷却热性能实验系统研究了冷板的换热性能及其影响因素。该喷雾冷却冷板可实现超过100 W/cm^2高热流密度的散热能力,为未来雷达电子设备的冷却设计提供了新的思路,有着较好的应用前景。