基于双孔隙模型的压实膨润土导热系数演化规律与响应机制

深入了解压实膨润土导热系数的变化规律是核废料处置库安全设计的重要议题,已有压实膨润土导热系数的研究还停留在宏观唯象学描述上,缺乏细观层面上的深入分析,无法从本质上反映压实膨润土导热系数变化的内在机理。基于双孔隙模型,本文对压实作用下膨润土导热系数的变化规律及内在机理进行了模拟研究,模拟中重点考虑了压实过程中双孔隙结构的差异化响应特征对膨润土整体导热系数以及细观热流传输过程的影响。结果表明,压实膨润土的导热系数随干密度的增加近似呈线性增大趋势。通过对压实前后细观热流传输特征进行比较,发现双孔隙结构的差异化响应导致压实膨润土内细观热流传输的局部性特征更加显著。一方面,团聚体内孔隙对压实作用不敏感,因而团聚体内的热流传输特征基本不变;另一方面,团聚体间大孔隙的强烈压缩导致团聚体间桥接区域明显增宽,流经该区的热通量明显增加。由此可见,压实过程中膨润土导热性能提高的机制是团聚体间接触程度的强化。

精简热模型在集成电路封装中的应用研究

探讨了为一款FBGA封装产品建立DELPHI型热阻网络的新方法。首先利用恒温法为芯片封装建立星型网络,在此基础之上求解支路耦合热阻值,构成DELPHI型热阻网络。经过仿真验证显示,所建立的两种DELPHI型热阻网络模型与详细热模型(DTM)的结温误差均在10%以内,从而具备较好的边界条件独立性。

电子封装的简化热模型研究

集成电路的飞速发展使得从封装到电子设备的单位体积功耗和发热量不断增加。电子系统散热问题需要在设计阶段就通过热仿真予以充分考虑和预测。电子封装作为电子系统的最小组成部分,其简化模型的优劣直接影响电子系统热分析的速度和准确性。本文主要讨论单芯片封装稳态简化热模型的建立。先后介绍了从最简单的单热阻模型到目前广为关注的边界条件独立的DELPHI简化模型的结构。其中着重分析了两热阻模型和DELPHI模型的建模方法及过程。

用于电动汽车功率模块热分析的紧凑型热网络模型

由于恶劣的运行环境,IGBT模块成为电动汽车驱动系统最薄弱的环节。功率模块的失效主要由温度因素引发。为了尽可能准确地预测芯片结温,文中提出一种适用于电动汽车功率模块热分析的紧凑型热网络模型。首先在ANSYS/ICEPAK中搭建包含水冷散热系统的功率模块有限元模型。然后,提出一种考虑上下桥臂热耦合的3D紧凑型热网络模型,并详细地叙述热网络模型参数提取的步骤。最后,3D紧凑型热网络模型的仿真结果与有限元仿真模型高度吻合并且实验结果表明,所提出的热网络模型能够准确预测电动汽车中功率模块的结温。与有限元模型相比,所提出的热网络模型减少仿真时间,适用于功率模块的寿命估计和结温在线计算。

脆性岩石微裂纹压密段本构模型研究

为准确掌握脆性岩石在荷载作用下的应力-应变关系,从岩石单裂隙出发,引入自然应变的概念,建立了物理意义明确的脆性岩石微裂纹压密段本构模型,并将其简化后与线弹性阶段的本构模型进行统一。通过热-力耦合室内试验确定了模型参数,试验结果验证表明:模型能够描述不同热处理温度、不同围压下花岗岩的压密段、线弹性段试验结果,对于脆性岩石的高温劣化性和围压对压密段的抑制作用也有很好的呈现,对深入掌握脆性岩石的强度规律具有一定的指导意义。

不同压实度下能量桩的热力学效应

能量桩是1种新型桩基埋管地源热泵技术,在传递上部荷载的同时获取地热能源;但是目前对于桩土之间的相互作用以及桩体的热力学效应却研究较少。基于模型试验方法,采用打夯法和砂雨法,对饱和砂土中不同压实度下的桩体热力学效应和承载特性进行对比研究。试验测得桩体和桩周土体温度变化、桩周土体水平压力变化、桩体应变应力以及桩顶位移。结果表明,加热时,桩周土体会有水平土压力的增大,桩体内部会有压应力的产生,桩顶会产生向上的位移,并且压实度越大,桩周水平土压力越大,桩体应力越大,桩顶位移变化越小。

一种模块级的温度感知漏电功耗估计策略

针对CMOS集成电路设计对芯片漏电功耗估算的要求以及漏电功耗与温度呈指数依赖关系的特点,提出了一种温度感知的模块级漏电功耗估计策略。该策略通过在漏电功耗估计过程中引入热分析技术,把模块由于自身耗能所引起的温度变化及时反馈到漏电功耗估计过程中,从而精确计算出模块在工作温度实时变化条件下的漏电功耗。其核心是在功耗估算过程中建立温度-功耗循环,此循环的基础是漏电建模和散热建模。该策略可以较好地克服传统的漏电功耗估计方法不能反映温度实时变化的影响的缺陷,有效提高门级漏电功耗估计方法的准确度。通过对实验数据进行分析,论证了这一策略的有效性。

双孔隙压实膨润土的细观导热模型

压实膨润土导热系数是评价核废料处置库散热安全以及计算温度场分布的关键指标,准确预测不同条件下压实膨润土导热系数对于处置库的安全设计具有重要意义。数值模拟是预测土体导热系数的有效途径之一,然而,由于压实膨润土双孔隙结构的复杂性,基于细观数值模拟的压实膨润土导热模型较少。建立了一种适用于双孔隙压实膨润土导热系数的细观模型,选取了不同含水率和孔隙比下5种典型压实膨润土160个实测导热数据,并与模型预测导热系数值进行比较。结果显示膨润土导热系数的模型预测值基本在实测值±20%范围内,有效验证了模型的可靠性,表明本文模型在压实膨润土导热系数预测方面的潜力。为复杂双孔隙压实膨润土导热系数的精确预测提供了一种新的思路和方法。

系统级芯片动态温度响应快速估计方法研究

针对高性能集成芯片的热管理,提出了一种动态温度的快速估计方法。该估计方法利用等价热阻网络建立芯片热电模型,在实时电路中把芯片由于外部激励和自生耗能引起的温度变化反馈到估计过程中,并采用数字滤波原理,将连续时域响应函数转化为离散时域响应函数,通过温度-功耗迭代计算可以准确高效地估计动态电路的温度变化。通过C语言程序实现了该温度估计算法,并通过实验验证了该方法能够有效地提高实时温度响应估计的准确度和实时性,适用于系统级芯片动态温度管理。

动态指标层析法介绍

参数值是影响模拟结果正确可信的重要因素。介绍了一、二维模拟中参数值确定的动态指标层析法，以及作为其发展基础的由多种热指标确定古热流的反演方法。

终端设备环境温度检测算法及实验研究

环境温度对于终端电子设备的功耗和温度管理至关重要,而设备内部的温度传感器受内热源影响无法直接检测所在环境的温度。因此,针对含有多个瞬态内热源的终端设备,本文提出基于传热反问题迭代求解的实时环境温度检测算法。通过简化热容热阻网络模型建立系统传热方程,提出双传感器预测偏差修正策略解决由于已知量不足产生的不适定性。此外,基于实际智能手机的实验结果表明算法对实时动态环境温度的检测相对误差在10%以内。

三维集成阻变存储器阵列的电-热模型

随着三维集成阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)集成度的不断提高,由焦耳热引起的热效应将会严重影响器件的稳定性、可靠性及寿命.因此,三维集成RRAM将面临最大的挑战是如何解决器件的热效应问题,而这种热效应现象伴随着器件特征尺寸的下降,热量分布对于RRAM器件的影响(如能耗、热稳定性等)变得尤为突出.特别是随着存储单元密度的不断提升,相邻单元之间的距离不断减小,邻近单元的热串扰将严重制约三维集成RRAM的发展和应用.本文基于电-热类比方法,建立了一种新的三维集成阻变存储器阵列的电-热紧凑模型;模型的准确性通过ANSYS物理场仿真软件进行了验证.该模型能够在Cadence中同时进行阵列电学特性和热学特性的仿真;本文提出的紧凑模型可以用于预测三维集成RRAM阵列中的热分布状况及分析热串扰.