基于CFD汽车散热器管口位置对性能影响的研究

文章研究对象为汽车散热器。通过CFD仿真分析,得出散热器的进出口管口设置在不同位置时散热器的内部流动阻力和流量分布均匀性的区别。基于CFD研究结果,通过制作不同进出口位置散热器的手工样件在台架进行测试,得到不同管口设置的散热器的实测性能区别。结果表明:当进出口水管位置设置不合理会对散热器水阻带来翻倍的影响。通过CFD研究和样件实测,为指导汽车散热器的进出口水管位置设计提供了优化方向。

不锈钢散热器管的渗漏原因分析

利用化学成分分析、金相分析和力学性能测试等方法 ,对不锈钢散热器散热管渗漏原因进行了分析。结果表明 ,散热器管渗漏是由孔蚀造成的 ,供暖热水中氯离子含量高是导致孔蚀发生的主要原因。主管支管处形成的缝隙腐蚀是由氧浓差电池形成的 ,氯离子的存在形成自催化作用 。

汽车铝合金散热器管的研制

本文介绍了汽车散热器用铝合金管的高频焊技术。为满足汽车散热器的要求,焊接速度、加热功率、挤压力应良好匹配。在此基础上,可以得到良好质量的高频焊铝合金管。

电站间接空冷散热器管束防冻预测模型及数值验证和实验研究

为准确揭示间接空冷散热器管束防冻机理,指导间冷电站冬季的防冻高效运行,该文以电站空冷散热器管束为研究对象,基于循环水和冷却空气能量守恒及空冷散热器传热方程,利用MATLAB平台建立管束防冻预测模型,求解获得不同操作参数和气水流程下管内循环水温度分布规律和临界防冻特性。结果表明:对于交叉顺流管束,在背风侧管束内水会出现“反吸热”现象,潜在冻结位置出现在背风侧第一排管中部或出口区域。对于交叉逆流管束,临界冻结位置仅出现在迎风侧第一排管或第二排管的出口。相同条件下,四排管逆流管束最易发生冻结危险,而六排管顺流管束具有更好的防冻特性。研究结果为电站空冷系统高效运行和防冻预测提供理论依据,所开发的数学模型也可应用于空调制冷、太阳能等领域多管排换热器的传热特性预测和调控。

电站空冷散热器管束防冻性能实验研究

冬季低温环境下,电站空冷散热器存在管束冻结风险,确定管束水侧低热负荷、低流速条件下的冻结临界值对空冷机组安全高效运行具有重要意义。由于实际空冷散热器翅片管束长,测试困难,采用分段实验测试方法,将原型散热器管束均匀分割为8段,以其中一段作为实验样件开展临界防冻测试,通过对每段测试数据的衔接与关联,实现对全尺寸空冷散热器管束防冻特性的定量表征。以水冰点0℃为临界冻结边界,获得环境温度为–10、–8、–6℃,迎面风速为1.0、1.5、2.0 m/s条件下,每个测试段管束的进口水温。实验数据显示:在循环水流量一定时,临界进口水温随着空气迎面风速的增加、环境温度的下降而升高;当环境条件一定时,迎风侧管束临界进口水温随着循环水流量的增加而下降,这可为空冷散热器防冻设计提供关键数据。

变压器散热器管多处渗油的现场处理

本文介绍了在施工现场对于变压器散热器管多处渗油问题的处理方法,针对在用电弧焊进行带油补焊作业中发现的问题进行了分析,并提出了解决办法,实践证明该方法能够达到预期的目标,效果良好。

石蜡与低熔点合金双级联相变材料强化板翅式散热器换热性能的数值模拟

相变散热技术可以通过相变材料的物态变化,有效吸收或释放热量,从而实现被动式热管理。本文建立了一种板翅式相变散热器的结构模型,研究级联相变技术的相变传热过程及优化传热性能的措施,重点分析了相变材料(PCM)的组合方式、翅片结构以及不同的PCM体积比工况对相变散热器传热性能的影响。研究结果表明,改变PCM的组合方式对相变材料传热过程有显著影响,对于采用双PCM的级联相变散热器,PCM1和PCM2呈相变温度递减排列具备更优的热管理性能;当翅片数为16时,具备更低的工作温度,并且相比于四翅片结构的相变散热单元,两种级联PCM组合的相变散热单元的凝固时间分别缩短了25.3%和22.5%。因此,当翅片数为16及翅片厚度为0.5 mm时,热管理性能较优;采用石蜡和低熔点合金材料,当PCM体积比为1∶2时,两个临界温度下的热管理时间分别延长了17.2%和15%,温升速率也随着低熔点合金所占体积增多而逐渐减小,综合考虑热管理时间和温升速率,可知PCM体积比为1∶2时级联相变散热器的热管理性能较优。

增材制造技术在散热器件研制中的应用与最新进展

5G技术的普及以及高性能算力系统的快速发展,导致电子器件的功率不断增加,因此对散热器件的性能提出更高要求。优化散热器件的结构是提高散热性能的重要途径之一。然而,传统制造工艺在处理复杂结构时存在一定的局限性,限制了对更高性能散热器件的探索。增材制造技术采用逐层累加的方式,可制备出具有复杂内部几何形状的结构,从而制造出更高性能的散热器件。本文对增材制造技术在散热器件领域的研究进展进行了综述。首先,介绍了增材制造技术的常用方法和基础材料;其次,综述了利用增材制造技术研发微流道散热器、热管/均热板、热沉以及其他散热器的最新进展;最后,归纳了散热结构的优化设计方法。本文着眼于利用增材制造技术制备具有优化结构的散热器件,为应对电子器件、航空航天、 5G通讯、移动设备、汽车、相控雷达、柔性穿戴等领域日益增长的散热需求提供了有益的参考。

基于干冰微粒喷射冷却的高速列车IGBT散热器设计

针对高速列车IGBT模块的高效散热问题,设计了一种应用于干冰微粒喷射冷却的针肋散热器。建立了3组不同针肋参数模型,通过数值模拟研究分析了针肋数量、直径、高度对散热效果的影响,得出最优针肋散热器的针肋数量为64、直径为12 mm、高度为45 mm,相比于无肋散热器其换热基板表面温度降低了10.57℃,散热器内部干冰升华率提高了17.2%。通过实验观测到了干冰微粒冷却流体在管内流动状态以及干冰微粒在散热器内部扰动碰撞过程,验证了模拟结果,干冰微粒喷射冷却使热源功率为1.6 kW的IGBT模块保持在约25℃,满足其散热需要,为深入研究干冰微粒喷射冷却技术提供指导。

复杂精密散热器制造技术研究

分析了一种复杂精密散热器的结构特点及制造难点,论述了散热器制造的总体研究思路,提出了散热器总体制造方案,采取了一系列工艺控制措施,有效解决了复杂精密散热器难制造、易变形、难焊接的技术困难。针对散热套精度高、刚性差、易变形等制造难点,提出了弱刚性薄壁散热套多工序统筹精度控制技术,设计了随行内撑胎,有效解决了散热套制造过程的装卡、焊接变形问题,设计了圆弧靠模板,解决了散热套卷板对接处形成直段问题。针对三维空间散热管的成型困难,提出了“由单弯到平面多弯,由平面多弯到三维空间”的两步成型方案,设计了柔性组合弯曲工装,解决了散热管的成型困难。

试剂仓半导体制冷模组热端散热器的仿真研究

半导体制冷模组热端散热器的散热性能将直接影响其制冷效率,因此在半导体制冷模组实际工作中,半导体制冷模组的高效工作离不开有效的散热方式。针对这一问题,根据实际构建三维模型,利用COMSOL■Multiphysics■软件模拟仿真计算,对热端的翅片式散热器进行了一系列研究。对仿真结果进行对比分析和讨论,分别探究了散热器风速大小、材料以及翅片参数对散热器散热性能的影响。结果表明:随着风速增大,热端温度不断降低;由于传热系数、比热容和密度等物性参数的不同,相同结构下不同材料的散热器散热性能存在较大差异;翅片参数的改变将改变对流传热过程从而影响散热器散热性能,合理减小翅片高度和翅片厚度在提升散热器经济性的同时并不会显著降低其散热性能。研究结果提高了翅片式散热器的散热性能和经济性,进而提高半导体制冷模组的制冷性能,为实际工程的应用提供了借鉴和参考。

基于多物理场仿真的油浸式变压器温度特性分析及散热器优化

准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基础上将损耗密度作为热源,经过流–热耦合计算得到变压器的温度场和流场仿真结果。根据计算结果提取了铁芯、绕组区域的温度分布及截面的油流流速分布,并绘制了散热片的最高温度和流速曲线。最后结合中心组合设计和仿真分析方法得出不同散热器结构参数下的变压器热点温度,构建热点温度与结构参数间的支持向量机模型,采用粒子群算法获得了最优参数。变压器热点温度较优化前降低了15.12 K,仿真与模型预测结果的相对误差为6.42%,验证了优化模型的有效性。结果表明:优化方法能够显著降低变压器热点温度,为变压器的优化设计提供了新的思路和参考。

一种计算机用水冷式散热器的研究

水冷式散热器在计算机散热领域具有显著的优势,尤其是对于需要长时间运行的高性能计算机。为实现高效散热、降低噪音、节能减排等目的,本文设计了一种新型的计算机用水冷式散热器,为推动散热技术的发展提供借鉴和参考。

基于MATLAB GUI的车用电池散热器计算平台设计

为了更好地解决电池散热问题,基于MATLAB GUI的人机交互功能,开发了用于车用电池散热的散热器设计计算平台,根据散热器不同的设计任务和需求,编写了相应的GUI对象控件回调函数,设计了包含散热器关键参数设计模块、历史查询模块、数据存储模块、图形生成模块、特性仿真模块的平台。该平台界面简洁,操作过程中设置了大量提示框和报错框,用户能更直观地了解设计中的错误,便于及时改正、修复;清除按钮和多种输入方式的设计都为散热器研究领域人员提供了简便的参数输入及结果输出的友好操作界面。使用该平台能缩短散热器产品的研发周期、降低研发成本,用户能够快速熟练地掌握使用方法,进一步提高工作效率,具有重要的工程意义和实用价值。

面向金属泡沫散热器设计的自然对流拓扑优化

针对传统方块型金属泡沫散热器散热效率不高,难以满足高功率电子器件散热需求的问题,发展了基于格子Boltzmann和水平集方法的三维拓扑优化方法。首先,采用格子Boltzmann方法求解多孔介质内的流动和传热过程;然后,采用伴随格子Boltzmann方法计算梯度;最后,根据反应-扩散方程更新水平集函数。通过对底部放置发热元件方腔的自然对流过程开展拓扑优化,得到特征格拉晓夫数为2.4×10^(2)~1.2×10^(5)的4种优化散热器结构,定量评估了散热器的强化换热性能并分析相关机理。研究结果表明:随着格拉晓夫数的增大,散热主导机制由热传导转变为热对流,优化结构由伸展的树枝状向收缩的花朵状结构转变,以留出更多空间使得流动涡旋充分发展;与传统的金属泡沫方块结构和开槽的金属泡沫块结构相比,所提优化结构表现出优异的散热性能,其分支结构和中空结构能够优化方腔内的流动,从而将散热效率提升了29.7%以上,表明了所提拓扑优化方法的有效性。研究工作可为新型金属泡沫散热器的设计提供理论指导。

摩托车散热器护罩结构对其进风量的影响分析

为保护散热器不被泥土污染,需在散热器进风端添加散热器护罩。散热器护罩添加后对散热器进风量有明显的影响。为获取较优的散热器护罩结构设计,采用CFD分析方法搭建摩托车整车外流场计算域模型,结合不同散热器护罩结构方案,分析散热器护罩结构对其进风量的影响,选取合适的散热器护罩方案开展整车实验验证。结果表明:散热器护罩上导流板角度130°且散热器护罩与芯体间的间隙为1 mm时,散热器进风量为281.7 g/s,与无护罩状态的进风量相当。护罩与芯体间存在间隙可提升散热器进风量,建议间隙控制在1~2.5 mm;散热器护罩网孔倾斜和导流板开孔不利于风量提升。经对比测试,怠速工况、最高车速工况及最大扭矩工况下,散热器添加护罩后的发动机出水温度与无护罩状态的发动机出水温度基本一致。适当减小风扇罩挡风面积可进一步提升散热器进风量,散热器添加护罩后,人体大腿两侧不会出现明显热风。研究结果可为摩托车散热器护罩结构设计及优化提供理论参考。

基于插片散热器的某功放单元设计

设计一款可在室内机房环境条件下工作,总热耗约为2700 W,结构紧凑、散热方式简单、散热效果良好,可安装在19寸机柜内的功放单元。依据该功放单元工作原理、内部器件布局、热耗,综合考虑散热与结构要求,设计一种采用组合插片散热器强迫风冷的方案。通过功放模块和电源分组固定安装在分层的3个插片散热器上,同时与设备侧壁形成完整的风道的方式,实现了功放单元的强迫风冷散热;并对该设备进行了热传导与散热理论计算,同时运用仿真软件建立模型,进行数值分析。数值仿真结果显示,该功放单元正常工作热交换达到平衡状态时,功放模块外壳最高温度为64.2℃,满足设计要求。通过实物样机验证了该功放单元基于组合插片散热器结构设计方案的可行性,以及计算、仿真方法的合理性、正确性。

基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计

随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。

芯片水冷散热器数值模拟及优化

为了解决数据中心服务器面临的高热流密度及高能耗问题,对比了横向平行长流道、竖直平行长流道、横竖均通十字3种流道结构对芯片的冷却效果,确定最佳流道结构和肋片间距,并对机柜芯片组进行数值模拟,得到了维持芯片组安全工作(70℃)所需最小流量随入口水温的变化曲线。研究结果表明:横向平行长流道的综合散热性能最好,综合性能换热因子提升41.4%;采用横向平行长流道结构,肋片间距为0.3 mm时,芯片散热效果最好;维持芯片组安全工作时,入口温度低于10℃时,对流量的需求很小,仅为62.5 g/s,入口温度高于30℃时,流量需求迅速增加,增长幅度高达44.2%,并给出了入口温度和最小流量之间的拟合公式。