LED散热用金属-塑料复合微结构散热器数值模拟

介绍了1种新型金属-塑料复合微结构散热器,并将其应用到LED散热中。通过Flo EFD软件,针对不同结构形式的散热器设计进行了数值模拟和比较研究。模拟试验结果表明:金属-塑料复合微结构散热器可以替代全金属散热器,且在加工成本、重量、结构设计、节能减排等方面具有优势。LED芯片的结温达到了设计要求温度60℃以下。

基于内嵌式微通道芯片散热结构设计研究综述

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大,伴随着发热也越来越严重,如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度,成为散热设计中面临的巨大挑战,也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点,对国内外正在开展的内嵌式微通道散热结构进行了系统分析,并着重对基于内嵌式微通道芯片散热技术原理、散热性能和创新性解决方案进行了归纳总结。在分析当前国内外解决方案的基础上,总结了基于内嵌式微通道的芯片散热设计经验和结论,以及面临的挑战,基于此给出了芯片散热设计研究现状和发展方向。

混合动力机车动力电池组散热结构的优化分析

混合动力机车的动力电池组工作在相对密闭的环境中,箱体内散热空间狭小,电池组工作温度和电池单体间的温差难以满足设计指标。针对该问题,文章分析了电池组冷却系统的结构原理及其生热速率影响因素,通过仿真计算研究了冷却液不同流速对电池组的平均温度和单体电池间温差的影响规律,并针对性地提出了流道结构优化设计方案。经模拟验证,优化方案能有效改善电池组的散热效果,且电池内部温度场更加均匀,单体电池之间的温度差显著下降。

某域控制器散热结构分析及试验研究

开展了域控制器热设计研究,利用热分析软件ANSYS ICEPAK对散热方案进行仿真验证,仿真结果表明,所采用的热设计方案能够满足域控制器设计需求。样机制作完成后开展热测试试验,试验结果表明,域控制器可在高温65℃环境下稳定运行。最后将试验结果与仿真结果对比,分析得出,所采用的热分析方法能够较为准确地预测控制器热源工作温度。

通风系统变频器散热结构设计研究

针对传统矿用变频器散热系统面积大,无法满足局部通风机安装调试空间狭小的问题,以山西霍宝干河煤矿2-3061工作面中FBD№7.1型局部通风机为研究对象,设计了一款嵌入式风冷变频器,将变频器发热元件嵌入至钢质风筒结构内,利用风流将热量吹出,并对变频器散热片形制进行计算模拟选型。实践表明,设计的嵌入式风冷变频器可以满足局部通风机安装空间狭小的要求,应用效果良好,达到了预期效果,保障了山西霍宝干河煤矿井下通风安全。

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。

电机控制器散热结构及热仿真分析

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制器进行散热仿真,得到其温升结果及其温度分布。仿真结果发现控制器的散热效率较低,存在温度分布不均匀的情况。为了解决这个问题,对控制器散热结构及其尺寸进行优化,该结构以尽可能地增加散热表面积,从而提高散热效率。结果表明,新的散热结构可以有效提高电机控制器的散热效率并使其温度分布得更加合理。结合优化的散热结构和热仿真技术,我们可以提高电机控制器的散热效率,从而保证电机控制器的稳定性和延长其寿命。本研究的结果对电机控制器的设计和制造具有一定的参考价值。

新型永磁同步电机散热结构仿真分析与优化

永磁同步电机因其外形紧凑、效率高和功率密度大等特点,广泛应用于众多领域。但在长时间运行过程中,其内部会产生热量,影响电机的性能及寿命,因此,安全有效的散热方法是至关重要的。本论文首先建立了新型永磁同步电机的三维模型,通过模拟发现,电机在运行过程中,内部温度分布不均匀,存在一些散热难点。然后,为解决这些问题,分析了散热结构的优化方法,包括改善散热通道设计和引入新型热导材料等,再次进行了仿真评估。结果表明,优化后的散热结构显著提升了电机的散热效果,降低了电机的内部最高温度,使得电机的稳定运行时间得以增长,有效保障了电机的效率和寿命。此项研究为新型永磁同步电机的散热设计提供了有益参考和新的设计思路。

大功率风电机组变流器散热系统结构设计研究

大功率风电机组变流器散热系统是风电机组安全运行的保障,通过散热功能确保变流器稳定运行。本文就针对大功率风电机组变流器散热系统结构设计进行全面研究,探讨变流器散热方式,并以塔筒传热计算为基础,分析散热器系统结构和优化措施。通过本文研究发现:大功率发电机组变流器散热系统结构优化可通过增加导热管等完成,实践验证后证明散热结构优化后效果明显,可推广应用。

航空电推进电机多层波浪形拓扑及散热设计方法

针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过CFD仿真验证所建立电机等效热网络模型的准确性和有效性。以此为基础,对比分析传统散热翅和多层波浪形散热拓扑对电机功率密度的影响。基于多层波浪形散热拓扑的等效热网络模型,采用遗传学习粒子群优化(GL-PSO)算法,完成航空电推进电机高效散热优化设计。优化结果表明:相比于原始方案,优化方案的机壳质量减轻15.1%,整个电机的功率密度提升0.06 kW/kg。

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。

海底数据中心翅片散热结构设计与分析

为进一步提升海底数据中心的散热效率,对海底数据中心翅片散热结构进行优化设计,建立以海底数据中心总散热量最大和总压降最小为目标的数学模型,采用改进遗传算法求解翅片的宽度和间距,使得海底数据中心散热效率最大化。基于Lab VIEW开发平台和求解结果设计海底数据中心散热实时监测系统,实现对翅片结构的实时调节。仿真结果表明,优化设计后的翅片散热结构能够大幅度提升海底数据中心的散热效率。

不同结构矿用电控柜散热效果分析研究

电控柜在井下复杂及封闭的环境中使用时会产生大量的热量,造成电控柜内部温度的升高,影响电控柜的使用。针对电控柜的温升进行两种不同的散热结构的设计,并对其散热效果进行模拟仿真。结果表明,两种结构的散热效果均能满足系统的运行需求,同时结构B可以降低系统的故障率,首选B结构作为电控柜的散热结构。

舰船电源机箱散热结构设计及优化

通过对电子设备热传递方式的研究分析,该文对舰船大功率电源机箱的散热结构进行设计,并通过试验对机箱散热性能进行分析。根据试验结果对机箱电源模块散热结构进行优化改进,在电源模块的壳体内部增加风扇进行强制对流。最后,根据舰船环境适应性要求对机箱进行高低温试验。试验结果表明,优化后的电源模块结构提升电源机箱散热性能,使机箱能够在舰船恶劣环境中连续正常工作。

光学积分器离焦与散热结构设计

光学积分器是太阳模拟器核心匀光部件,通过适当离焦可提高辐照均匀性。针对目前光学积分器离焦精度低、装调困难、散热效率不高等不足,提出一种高温工况下能够连续离焦和有效散热的光学积分器机械结构。通过离焦分析确定投影镜组离焦范围,设计一种由螺旋传动和直线导槽组成的连续离焦结构及环形肋片的散热结构,并在热载荷下对结构参数进行有限元分析与优化。通过实际测试,光学积分器离焦-2.6 mm时,Φ100 mm辐照光斑内的辐照不均匀度±0.44%,太阳模拟器辐照均匀性最佳,表明投影镜组在高温下能够连续离焦调整,有效提高光学积分器装调精度和效率。

基于串并对称式液冷流道的锂电池散热分析

针对锂离子电池均温性差和液冷系统能耗高等问题,以方形锂离子电池为研究对象,在电池单体模型验证的基础上,设计了串并对称式液冷流道的锂离子电池散热结构,对比了5种流道方案,在优选方案四的基础上,分析了液冷板中的液冷流速、铝板厚度组合和液冷系统的启动时间对电池散热效果和液冷系统能耗的影响.结果表明:与方案一的流道形状S0对比,方案四的流道形状S3能够将模组中电池单体的最大温差降低15%;此外,电池的最高温度随着液冷流速的增加呈现先减小后平缓的趋势;在保证液冷系统总质量不变的前提下,与初始的铝板厚度组合h0对比,调整后的铝板厚度组合h4可将电池模组的最大温差降低12%;电池在2.5C放电时,延迟液冷系统启动时间至563 s,既可以保证电池在最佳的工作温度范围内,又能节约液冷系统约39%的能耗成本.

射频系统散热结构非梯度拓扑优化方法

随着射频系统向着小型化、高密度、高性能的方向发展,散热问题已经成为制约射频系统发展的关键问题之一。射频系统热设计指标复杂多样,基于梯度的拓扑优化方法需要推导复杂的灵敏度信息,因此无法适应多变的热设计指标。文中提出了一种射频系统散热结构非梯度拓扑优化方法,首先通过材料场级数展开方法对散热结构拓扑优化模型和设计变量进行表征和降维;然后构建了散热结构非梯度拓扑优化模型,针对降维后的拓扑优化问题,采用基于克里金代理模型的非梯度拓扑优化方法进行求解;最后,通过给出的射频系统散热结构数值算例,证明了该方法可以在不需要推导灵敏度的情况下有效求解射频系统散热结构拓扑优化问题。

动力电池复合材料微通道结构主动液冷换热性能研究

大容量圆柱动力电池在电动汽车上的广泛应用导致电池包轻量化和热管理设计需求日益突出。以新型4680大号圆柱电池为研究对象,设计具有4种不同微通道网络(平行、分叉、蛇形和螺旋)的碳纤维增强复合材料(CFRP)圆筒散热结构,并分析微通道网络结构、冷却剂流速、微通道直径以及微通道进出口数量对其散热性能的影响规律。结果表明,在4种微通道CFRP圆筒结构中,平行网络微通道CFRP圆筒结构的整体换热性能最佳;微通道直径对CFRP圆筒散热性能的影响较小,但对泵压影响较大;二进二出CFRP散热圆筒的换热性能比一进一出圆筒换热结构具备明显优势。

一款液冷机箱的散热结构设计与分析应用

针对高温、高湿、高盐雾的海洋恶劣环境及发热量较大等工作情况,详细介绍了一款强迫液冷散热方式机箱。首先介绍了液冷机箱总体设计,然后分别阐述了模块整体结构设计、子卡冷板结构设计、子卡均温板结构设计,再对机箱箱体散热设计进行了研究,最后对液冷机箱进行了热仿真分析,对强迫液冷散热方式机箱的设计具有良好的借鉴意义。

基于神经网络同步学习的功率模块散热器拓扑优化快速迭代方法

随着功率模块集成化程度的提高,其散热结构优化已成为研发中的关键。拓扑优化可通过变换散热器形貌、结构来最大化地提升散热效果,因此受到了广泛关注。但在拓扑优化过程中,每步迭代均需要计算模块与散热器温度分布,占用较庞大的计算资源和计算时间。为加速传统散热器拓扑优化进程,在基于传统固体各向同性材料惩罚SIMP(solid isotropic material with penalization)散热器拓扑优化方法的基础上,提出一种嵌套神经网络NN(neural network)同步学习的快速迭代方法。首先,构建散热器基于编码器-解码器结构的NN预测模型,即基于散热器形貌迭代进化过程实现优化结构的快速预测;其次,将NN模型与散热器SIMP拓扑优化流程相嵌套,利用迭代过程中的中间形貌同步训练NN;最后,针对单芯片、两芯片模块结构,对比所提方法与传统迭代方法的拓扑优化结果,验证了所提NN同步学习方法的准确性和快速性。