太阳花散热器的热性能分析

针对长度为10 cm、翅片数量为18、翅片厚度为0.7 mm、翅片高度为14 mm的太阳花散热器,建立了数值模拟模型,并通过实验对模拟进行了验证,发现两者误差在3.5%以内,证明了模拟结果的可靠性。在此基础上,采用数值模拟研究了散热器长度、翅片数量、翅片高度、翅片厚度与翅片温度和传热系数的定量关系。研究结果表明,在相同散热量下,翅片温度与传热系数均随着散热器长度的增加而降低,而翅片温度随着翅片数量的增多先降低后升高,因而存在最佳翅片数量使散热能力最强;翅片温度随着高度的增加而降低,翅片厚度对翅片温度的影响不大。     

百叶窗翅片结构对中冷器传热特性的影响与优化

百叶窗翅片几何形状、尺寸对中冷器的传热与流阻特性均有较大影响,其主要参数是百叶窗开窗角度、百叶窗间距与百叶窗厚度。由于多参数优化研究存在一定难度,为简化计算难度和计算时间,以某一款散热器百叶窗为研究对象,维持其原本的开窗角度与相关的参数不变,只对其开窗间距Lp和翅片厚度σ展开研究,分别选取4组不同的窗间距,3组不同的翅片厚度研究其在6种不同流速工况下的传热系数与进出口压降变化。利用CFD数值仿真计算方法,仿真结果显示开窗间距为1. 8 mm,翅片厚度为0. 16 mm时中冷器换热与流阻性能较好。对比分析原模型与优化模型仿真结果,发现优化后模型整体性能显著提高。     

基于有限元分析法的UV-LED固化散热仿真研究

为了解决UV-LED固化装置散热性能差的问题,对一款UV-LED固化装置的散热单元进行有限元分析.建立了LED阵列到散热翅片的热阻网络,采取控制变量法对UV-LED散热装置进行仿真模拟,研究了板翅式散热器和针翅式散热器的散热对比.结果显示,针翅式散热器具有更好的散热性能,在翅片排布为6×18、厚度为2 mm时,散热器的...     

翅片参数对热管式动力电池模组散热性能的影响

针对动力电池模组在高放电倍率下由于散热不足引发的热安全性问题,以某方形锂离子电池为研究对象,设计了铝热管-铝板嵌入式电池热管理散热结构. 建立4因素3水平的正交试验方案,采用极差法和层次法相结合的分析方法,研究自然对流条件下电池模组的散热性能,分析了3C倍率放电时热管冷凝段翅片数量、翅片位置、翅片间距以及翅片尺寸的多参数耦合对电池模组最高温度的影响. 结果表明,翅片各参数对电池模组最高温度的影响权重主次顺序依次为：翅片数量翅片尺寸翅片位置翅片间距,翅片最优参数组合为A3B2C3D3. 在自然对流环境下,适当减小翅片间距既可保证散热效率又有利于电池散热系统的紧凑性. 同时对比分析不同对流换热条件对散热的影响,当翅片对流换热系数为55 W·m-2·K-1、翅片间距为9 mm时,即使在3C倍率加速工况放电时,电池模组的最高温度为40.57 ℃,最大温差为3.89 ℃.     

翅片间距对热沉散热功率的影响研究

通过数值模拟手段,对水平放置的热沉在自然对流条件下的散热状况进行了研究．研究发现在热沉的宽度不变的条件下,减少翅片间距（相当于增加热沉上的翅片数目）并不能增加热沉的对流散热功率．通过对比对热沉的数值模拟结果并结合理论分析可知,在水平放置的直翅片热沉中,在翅片间存在一个空气停滞区,该区域内空气几乎不流动,这个特点影响了热沉自然对流散热性能的发挥．随着翅片间距的缩小这个区域面积增加．翅片间距有一最佳数值,在该最佳间距下热沉散热功率最大;翅片间距超过最佳值时,将因减少翅片面积而降低热沉散热功率;翅片间距低于最佳值时,将因减小有效散热面积而降低热沉散热功率．     

针翅式散热器模块流动传热特性数值优化

为提升中高温电子器件的散热性能,以针翅式散热器模块为研究对象,研究了热管长度、散热器宽度、针翅直径、针翅间距和针翅高度5个结构参数对翅片散热性能的影响,对正交实验设计的16个组合方案下翅片的流动换热性能进行模拟。以努塞尔数Nu、阻力系数f、传热性能综合评价指标(performance evaluation criteria, PEC)和全因子评价Y作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析主要影响因素和挑选出优化组合。结果表明：影响Nu、f、PEC和Y的最主要因素是针翅间距;最佳优化组合为：针翅间距为2.5 mm,散热器宽度为80 mm,针翅直径为1.5 mm,针翅高度为20 mm,热管长度为25 mm,模块温降为16.28℃,热阻为0.265℃/W。     

FDM-3 D打印喷头的热场仿真与优化设计

基于FDM-3D打印喷头的热流速度控制,建立3D打印喷头的热力学模型.通过对喷头组件的整体热仿真,获得喷头组件的温度变化曲线和影响性能的主要参数指标;分析喉管在加热块与散热片间的长度和底层散热片厚度对温度性能的影响,得出较佳的优化参数.仿真和实测结果表明:针对ABS打印材料,采用3.5 mm的铝管作为过渡段喉管,底层散热片由1 mm加厚至2 mm,散热效率可提高20％;若采用铁氟龙管,散热效率能提高40％以上,有效实现快速降温,增强散热效果.     

基于Icepak的斩波器中散热结构的热分析与优化

针对安装有双IGBT模块的翅片式散热器通风不充分、冷却效果差的问题,提出了通过在散热器进风侧和散热风扇之间加装导风板来改变冷却气流在翅片间风道分布的改进措施.经分析发现加装导风板能够均衡冷却气流在散热器翅片间的分布状态,充分发挥各翅片的散热能力,改善冷却效果.计算结果表明:安装导风板后,热源最高温度比安装前降低了约15℃.进一步分析导风板靠近风扇一端与散热器距离对冷却效果的影响,分别计算不同距离下散热结构的温度场,结果表明:热源最高和最低温度均随导风板与散热器距离的减小而降低,即当距离为50 mm时,热源的最高和最低温度均达到最低,此时热源最高温度比原结构低近21℃,优化散热效果显著.最后通过实验验证了该改进措施的有效性.     

百叶窗翅片结构参数的数值模拟分析

为了提高百叶窗翅片散热器的散热性能,利用CFD软件对百叶窗翅片散热器进行数值模拟分析,研究百叶窗开窗角度(21°～31°)、翅片厚度(0.07～0.13 mm)、窗翅间距(0.92～1.53 mm)、翅片间距(1～1.3 mm)对散热器散热性能的影响.结果表明:当风速在2～12 m/s之间时,随着百叶窗开窗角度、翅片厚...     

大功率LED太阳花相变散热器数值优化研究

随着LED芯片单颗功率和封装集成度的提高,散热问题已成为大功率LED迫切需要解决的问题.文章提出了一种基于相变传热的一体化大功率LED太阳花散热器,利用正交实验和模拟仿真相结合的方法对太阳花散热器进行了优化,分析了中心孔直径和翅片参数的改变对散热器性能的影响.将数值模拟的结果与实测值进行了对比,结果表明:散热器的热性能影响因素从主到次为翅片厚度,数目,高度,中心孔直径,最佳方案最高温度降低了5.94℃,优化后的散热器能够满足200 W以上集成LED灯的散热要求.     

基于数值模拟的芯片冷却散热器结构优化

针对计算机芯片冷却的典型散热器进行了三维数值模拟,对比分析了4类散热器的芯片冷却性能及翅片厚度的影响,得到了性能较佳的散热器模型和翅片厚度值.结果表明:散热器对称中心区域换热效果较差,两侧区域换热效果较好,结构设计时可重点考虑对称中心区域的强化传热.相对于A型和B型散热器,采用C型和D型散热器时,对流换热系数有显著提高,C型散热器的基板加热面温度明显降低,芯片冷却效果较佳.翅片厚度为2 mm时,A型、B型和C型散热器冷却效果较佳,D型散热器翅片厚度最佳值为2.5 mm.该研究对20种不同结构尺寸的散热器进行定量对比分析,阐述了流动传热特性,为芯片冷却散热器的结构优化设计提供了理论依据和工程指导.     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。     

多海拔下不同散热器翅片的性能分析

为研究海拔对车辆散热器翅片性能的影响,编写了基于Matlab的管带式散热器计算程序,在验证仿真程序正确的基础上,分别计算不同热物理条件下百叶窗翅片、平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片4种常见翅片散热器在不同海拔地区的空气侧和水侧出口温度、空气侧压降、空气侧换热系数、散热量等参数;分析了海拔变化对不同翅片散热器散热能力的影响,对比了不同翅片散热器在变海拔下的散热特性和风阻特性.由综合换热系数可知,百叶窗翅片的散热能力最强,锯齿形翅片的海拔适应性最好.     

大型永磁同步电机内外双循环强化散热性能模拟

针对高铁大型永磁同步牵引电机转子区域散热困难、内部温升分布不均匀的问题,在机壳水冷电机结构基础上的定子铁芯外表面处增设轴向矩形风道,并结合气隙、转子减重孔形成内外双循环散热结构,探究降低定子、绕组部位温升和提升电机内部散热均匀性的影响规律.首先通过Ansoft Maxwell平台仿真得到双循环散热结构在额定工况下各部件损耗值,同时为了更好模拟转子旋转带动气隙中的空气流动,对气隙进行分层处理,采用流-固耦合的有限元分析法模拟研究单、双循环散热结构下电机内部空气流动特性以及温升规律.结果表明,内循环风冷结构使电机内部空气流速显著提高,表面平均换热系数也显著提升,转子区域的热量会随着空气的流动更多地传给温度相对较低的定子区域及机壳,同时减少热量向转子部位传递,从而使转子和永磁体的温升降低.在此基础上,采用正交分析法对矩形通风孔的截面积、数量、高宽比进行结构参数优化,并采用温升分布均匀性系数对电机进行温升评价,得到最优方案下电机最高温升相比单循环散热结构降低12.1K,电机整体温升分布均匀性提升16.54%.     

汽车尾气温差发电器换热通道强化换热性能的数值模拟

提出一种适合汽车尾气温差发电器的方型双面翅片换热通道结构,利用流体仿真软件FLUENT,在一定的尾气流速下,对该强化换热通道进行数值模拟.通过改变翅片结构特性尺寸(翅片长度l、间距d、高度h)进行仿真计算,得到不同翅片结构管道的壁面努塞尔数(Nu)、摩擦因子(f)以及综合换热效率(η),发现翅片换热通道的综合换热效率与翅片长度和高度成正比,与翅片间距成反比.综合考虑翅片结构特性尺寸的多因素影响,得到强化换热性能最优的翅片结构为l=400mm,d=20mm,h=50mm.     

基于CFD与ε-NTU法的工程车辆散热性能预估

为提高车辆散热系统选型设计效率,了解车辆散热系统工作性能,采用CFD数值模拟对散热器单元体进行分析,提取所需参数拟合性能曲线;将散热器压力损失转换为三维模型参数,在虚拟风洞内进行数值模拟,获得动力舱进风系数;将所得参数代入ε-NTU中求解,对车辆动力舱内实际散热性能进行预估.选用两种较为常见的车辆散热系统作为实例进行验算,将计算结果分别与三维CFD模拟仿真结果和实验数据相对照,结果表明:温度数值的最大误差出现在中冷器,约为7.89%,其余热介质平均误差约为2.29%,在可接受范围之内;该预估方法计算精度略低于三维CFD仿真,但计算周期短、扩展性强、相对简单、更为实用,更适用于散热系统选型及车辆动力舱内实际散热性能的预估.     

基于流固热耦合的中心回转 流道液冷板散热性能研究

为研究不同流道结构设计对液冷板散热性能、均温性能以及能耗的影响,采用计算流体动力学流固热耦合数值计算方法分析了液冷板结构参数对电动汽车某液冷单元散热性能的影响.结果表明:中心流道宽度由6 mm增加至31 mm,导热垫表面最大温差降低19.4％,流阻增加14.6％,当采用流道宽度从中间到两侧递减的设计方式,可以改善其散热均温性能且能耗在可接受范围内.流道深度由5 mm减小至2 mm,表面最大温差降低36.7％,流阻增大了3.3倍,减小流道深度能显著改善散热均温性能,同时会显著增加能耗.添加强化传热结构和在某些工况下改变进出水口位置能改善散热均温性能,同时也会增大流阻和能耗.研究结果可为液冷板的结构设计提供参考,从而改善电池模组的散热性能.     

电动汽车动力电池组液冷散热优化

电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。     

车用驱动电机冷却系统仿真研究

针对车用驱动电机在提高功率密度过程中的冷却问题,以某型号水冷永磁同步电机为研究对象,建立三维流固耦合传热数值仿真模型,采用有限体积法对电机温度场和水道流场进行求解,并用试验数据对计算结果进行验证。在此基础上,计算不同冷却介质入口温度和流量、介质类型、冷却流道截面形状和圈数下电机内部的流动传热情况,以电机温度场、流道压降等参数作为评价指标对不同条件下的冷却性能进行评价分析。研究结果表明:随着冷却介质入口温度的降低或入口流量的增大,电机各部件的温度显著下降,但增大流量会使泵功指数增加;分别以冷却油、乙二醇水溶液、水作为冷却介质时,相同流量下的散热功率依次增大,而压降则依次降低;机壳上的螺旋形流道圈数越多,散热功率和压降均越大;保持流道截面积不变,改变截面形状对电机温度影响较小,但对压降有较大影响,其影响与换热面积相关。     

电动汽车电机控制器IGBT结温计算方法与验证

电动汽车电机控制器中的主要热源是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块,其最大结温的高低是影响控制器可靠性的关键因素。为保证IGBT模块最大结温始终在其允许工作温度范围内,采用水冷方式对其进行散热。文章以某款纯电动汽车电机控制器为研究对象,结合传热学基本原理,提出了一种水冷散热器热阻估算方法,并用该方法得到的热阻值直接对IGBT模块结温进行计算;为验证计算方法的有效性,利用数值模拟的方法对水冷散热器内部流场以及IGBT结温进行仿真分析,同时进行试验测试,并将得到的3组结果进行对比。结果表明,该文提出的计算方法可以准确地得到IGBT在不同工况点的结温。