基于Fluent的散热器热仿真设计与试验验证

采用Fluent软件对用于绝缘栅双极型晶体管芯片(IGBT)的散热器进行流体热仿真分析及试验验证。为了在设计阶段能够准确评估散热器性能,采用计算流体力学原理,搭建数值模型。研究了散热器在额定冷却液流速下入口与出口的压力损失,通过对比发现与试验结果较为吻合,从而验证了数值模型的可靠性。在此基础上,加入模块模型,输入芯片损耗,得出了每个IGBT模块的节点温度、散热器表面最高温度,仿真结果显示均在设计范围之内,进而验证了散热器在热设计方面的可靠性。

基于Fluent的电动汽车不同构型功率模块散热器对比

文章采用Fluent软件对用于绝缘栅双极型晶体管芯片的电动汽车不同构型散热器进行流体热仿真对比分析。为了验证流体数值模型的可靠性,先对菱形pinfin散热器进行了仿真分析,通过与试验数据的对比,表明了选择的流体模型、网格密度和材料参数的正确性。采用已经验证过的数值模型,建立了圆柱pinfin散热器构型,同时保证其压力损失与菱形pinfin散热器一致以确定尺寸。通过添加功率模块的功率损失,对这两种构型散热器进行了热仿真分析。通过对比可以发现,圆柱形pinfin散热器的功率模块结温会比菱形的高约1.5%,散热器的表面最高温度则基本保持一致,但均符合产品设计标准。考虑到圆柱形构型可以将pinfin结构减重27%,其将是功率模块散热器的更佳选择。本研究通过验证的数值模型,快速分析功率模块的散热与温度分布,选择更优的pinfin结构,减少了后期试验成本与产品开发时间。