矿井稳定热因素嵌入通风网络解算方法的研究

热害矿井中,热因素的存在会引起井巷各断面气体参数的差异,产生风流流动的热阻力,阻力的变化将导致通风网络风量的变化,影响矿井通风安全。由于热阻力难以用1个参数表征,在通风网络解算中,一般只考虑巷道风阻力,忽略热阻力的存在,即忽略热因素的影响。将有稳定热因素影响的井巷视为壁面粗糙、无热因素和有热因素、无黏性的两个巷道的叠合,分别分析井巷的摩擦阻力和热阻力,对比摩擦阻力与热阻力计算公式,提出类似于风阻的稳定热因素影响下风流流动的热阻概念,并推导其计算公式。结果表明,热阻与初始停滞焓、热源绝对放热量、两断面空气密度以及井巷断面面积等物理参数有关,与风量无关,与风阻量纲一致。最后以常用的通风网络解算方法为基础,对风量修正公式进行修正,提出嵌入热阻后新的风网解算方法。对比热阻融入经验公式前后的结果,证明热因素的存在对网络风量调节有较大影响。

一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型

提出了一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型,该模型根据芯片内各组件的尺寸和热导率计算出对应的热阻,同时考虑了接触热阻和热量耦合效应,从而得到每层芯片在不同功耗情况下的结温预测值。在一个三芯片堆叠结构中,使用提出的方法对芯片结温进行预测,并与ANSYS仿真软件结果作比较,发现结温预测值的相对误差均小于4.5%。因此,该模型仅需根据芯片结构和材料参数,便可快速精确地估算出芯片在不同工作环境下的结温值。

关于3D堆叠MRAM热学分析方法的研究

本文针对3D堆叠磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)的热学分析问题,在有限元法和热阻网络法的基础上,提出了一种局部等效法,可高精度并且快速地分析3D堆叠MRAM的热学分布.与有限元法相比,该方法使用直观方便,克服了有限元法建模与求解复杂耗时的问题;与热阻网络法相比,局部等效法具有保持较高精度的特点,解决了热阻网络法针对带夹层和硅通孔(Through Silicon Via,TSV)的复杂封装问题时存在较大误差的问题.对比结果表明,使用本文提出的方法得出的各叠层的上表面温度误差均小于0.05℃,精度与有限元法一致,并且更便捷高效.同时对应的建模结构简单,避免了热阻网络法将含铜柱的夹层和含铜柱的硅层分开考虑的不准确性.本文的研究可为未来多层3D堆叠MRAM热学特性相关的设计与分析提供指导.