热管泡沫复合结构抑爆新技术探讨

为了快速导出爆炸热量来抑制爆炸波的热破坏作用,最大限度降低爆炸时火焰和压力波耦合作用危害,提出一种新型热管泡沫复合抑爆结构。基于实例计算及数值模拟方法分析了泡沫金属及热管复合结构用于阻火器抑爆的效果。计算结果表明,内置泡沫铁镍金属可使爆炸温度降低率达8.9%,内置复合热管通过相变形式可以快速导出1.71×10^(12)J能量。建立了该热管泡沫复合结构的数学模型,发现新型热管泡沫复合结构在0.095 s内可使火焰温度衰减至1 600 K,从而热管泡沫复合结构可以使得火焰压力波得到有效衰减。对比了管道内CH_4和CO_2浓度分布情况,表明热管泡沫复合结构管道轴线处CH_4体积分数能够控制在4.5%左右,从而证实了该热管泡沫复合结构用于抑制爆炸的可行性。

微平板热管热性能的优化分析

针对大功率集成设备的散热瓶颈问题,建立了一种微热管模块数学模型,应用数值模拟方法研究不同加热功率不同风速下的微热管模块热性能。模拟结果表明微热管基板表面的平均温度比铜基板降低7～10℃.微热管基板表面最大温差在3℃以内,表明了微热管在高热流密度时能够有效扩散集中热源并具有优良均温特性。分别分析加热功率,空气流速以及导热翅片对微热管模块传热性能的影响特性,发现微热管模块在热流密度180 W,空气流速2.5 m·s^(-1)以及导热翅片20片时热扩散性能达到最优。模拟表明该微热管模块能够最大限度避免基板的热应力集中,从而保证功率模块的高效平稳运行。

热板瞬态热性能分析

设计一种用相变散热来扩散热量的热管基板模块,通过热板瞬态性能实验发现热板蒸发端芯体和冷凝端芯体温度降分别占热管总温度降的86%和13%,关闭比启动时温度分布更均匀。热板达到稳态的时间主要取决于传热系数,传热系数越大,达到稳态的时间越短。蒸发端芯体是主要热阻,热板启动和关闭时蒸发端温度始终大于冷凝端温度。同时对各类散热装置进行了热阻分析,确定了热板散热器的传热优化方向。