采用低熔点液态金属工质散热的热沉传热数值模拟

为研究低熔点液态金属散热工质的强化散热机理,针对芯片散热,对热沉内低熔点液态金属镓以及水分别作为散热工质时的层流传热性能分别进行数值模拟,比较分析热沉流道长度、直径、Re数及工质导热系数对热沉散热性能的影响。结果表明,以镓为工质时,芯片温度受流道长度变化的影响较小,随流道直径、Re数的增加而降低;仅在流道长度小于临界长度的较短范围内具有比水更好的冷却效果,且临界长度随Re数的增加而增大;工质导热系数越大,芯片温度降低的程度越来越小。研究结果为合理设计液态金属散热系统提供理论基础。

新型蜂巢式液冷动力电池模块传热特性研究

为了维持动力电池的性能、延长其使用寿命,应使电池模块工作过程中的温度和温差维持在适宜的范围之内。为此,提出一种新型蜂巢式液冷动力电池模块,该结构内部设有进/出口导流板且电池呈蜂巢式分布,冷却液体与电池呈360°间接接触,极大强化了换热效果。在单体电池热特性数值模拟与试验验证的基础上,通过计算流体力学平台建立新型蜂巢式液冷电池模块模型,研究了电池模块的热行为,分析了冷却液流量、冷却液温度对电池模块传热性能的影响。结果表明:(1)增加冷却液流量可显著降低电池模块最高温度,改善温度均匀性,当冷却液流量增加到1.5 L/min之后,电池模块最高温度及最大温差趋于稳定;(2)冷却液温度的降低可显著降低电池模块中最高温度,但在一定程度上恶化了模块中的温度均匀性;(3)冷却液流量和温度对电池模块的加热特性影响显著。因此,采用液冷方式是必要的。

面向航天应用的液态金属相变传热性能研究

为探究液态金属相变材料的适用范围,本文使用数值模拟手段,比较分析了以镓为代表的低熔点金属与以正十八烷为代表的石蜡类相变材料之间的传热性能。结果表明,镓更适用于应对瞬时高热流冲击,即高热流、短时间工作的电子设备散热;而正十八烷适用于低热流、较长时间工作的电子设备控温。此外,单位体积相变材料,镓模块的热控时间长于正十八烷模块;单位质量相变材料,镓模块在短时间内占优,长时间内正十八烷模块占优。针对潜在应用场景进行分析,表明了液态金属相变材料可用于航天天线TR组件和激光器芯片控温。

大尺寸锂离子电池液冷系统散热性能研究

为了改善大尺寸锂离子电池高倍率运行中产热多、温升高等问题,建立液冷式电池组数值仿真模型,重点研究了乙二醇冷却液质量流量、冷却介入时刻和浓度对电池热场的影响。结果表明:当流量不低于0.4×10^(-3) kg/s时,电池最大温度和温差可分别控制在30.33℃和3.84℃以内;当电池最大温度为29℃(t=1 446 s)时,开启冷却系统,电池的温度场标准差为0.89℃;当采用40%浓度的乙二醇冷却液时,电池的温度场标准差及冷板压差分别为0.92℃和5.81 Pa,且浓度越低,电池组的均温性越好。