摘要：仿生蛛网散热结构在高热流密度芯片散热方面有着广泛的应用,但仍然存在散热结构温度分布不均的问题。为进一步提升蛛网散热结构的温度均匀性,提出利用变密度拓扑优化方法对蛛网结构进行优化设计。以设计域温度方差最低为目标函数,采用霍尔姆兹密度过滤保证求解的数值稳定性,采用双曲正切投影保证清晰的流道形态,通过分析不同进出口布置和不同设计域形状下得到的拓扑流道的传热性能,发现多入口多出口且交错布置的方式能有效提高拓扑流道的均温性,且设计域边数在十以内其拓扑流道均温性呈上升趋势。最后,通过有限元分析的方法,对传统结构M1和不同设计域边数的三维拓扑重构结构M2、M3进行模拟仿真。结果表明,设计域边数为十的M3温度均匀性优于传统通道M1和设计域边数为六的M2,在Re=1800时,M3热阻相比于M1降低了18.48%,热源面温差相比于M1降低了25%,综合传热性能评价因子PEC值达到1.22。本研究提出并验证了拓扑优化方法在提升蛛网散热结构均温性方面的有效性,有助于推动拓扑优化方法在散热结构上的应用。

摘要：采用有限元方法对外径φ1900 mm,壁厚100 mm筒体外壁局部电磁感应加热进行模拟,基于该筒体现场电磁感应加热试验,设计了步进式升温调控方法,分析了不同感应加热参数对筒体局部热处理温度场的影响,得到了最佳感应加热参数。结果表明,根据技术要求,保温温度为595~620℃,选取φ20 mm直径的感应电缆,匝数为16匝,匝间距32 mm,外壁保温宽度为1460 mm,内壁全保温为最佳设计参数。感应加热的电流频率越大,筒体表面的升温速度越快。为了保持温度均匀性,建议合适范围内选取较小频率2 kHz。

摘要：两相微通道热沉具有极高的传热性能,是解决小空间、高功率电子器件高热流散热问题的有效解决方案之一。本文设计验证了一种铜基逆流连通微通道,通过建立泵流体两相流体回路系统进行验证两相微通道热沉的和换热均温性能,考察不同流量、过冷度下的影响规律。实验发现逆流连通微通道在传热性能上的优异表现是主要是因为其能促进相邻通道不同干度流体的掺混,提高流量会提高均温性,而提高过冷度会导致热沉的均温性变差。

摘要：对于使用冷媒直冷的动力电池热管理系统,制冷剂在管道内流动沸腾,管道过长造成电池包底部冷板流道内存在过热段,进而导致电池包的温差以及电池本身垂直方向上的均温性较差。本文针对一个含有48个方形电池的电池包,设计了两种并联蛇形流道结构的直冷板置于电池包底部来改善单蛇形流道所造成的电池包温度均匀性较差的问题。比较了电池包在30℃初始温度下1C倍率充/放电结束时三种直冷板流道内的平均温度和温度均匀性;比较了这三种流道结构下电池包的最大温度以及最大温差,分别分析了三种流道结构的电池包在水平方向上和竖直方向上的温度均匀性,并且提出了一种在电池包上层增设一个环绕小冷板的形式来优化电池包竖直方向的温差。分析结果表明,底置冷板的方式可以将电池包的最高温度控制在40℃以下并且可以保证电池包水平方向的温度均匀性,但电池包竖直方向上的温差过大,通过加设上层小冷板可以保证电池包竖直方向上的温差在整个充放电过程中位于5℃以下,满足电池包的温控要求。

摘要：热流法作为测试接触热阻的主流方法,被国内外各类院校、实验室等广泛应用。诸多同类型测试平台的搭建主要依照美国国家标准ASTM D547006中的实验设备,该类型设备中常以恒温水箱及热沉板作为低温端冷却源,其中热沉板作为与测试体直接接触导热的系统热沉端,其良好的热交换能力及均温性能对热阻测试系统测量精度影响较大。为提升热阻测试系统测量性能,某型热阻测试系统研发过程中,设计了一款新型低温热沉板,对其流道构型进行了优化。针对该型热沉板传热特性进行了数值计算,通过分析测试系统的系统误差,拆解误差因子,进行数值计算等方式量化了热沉板流道设计对测试体均温性、误差因子及系统总误差的数值影响。研究结果表明:热沉板进液流量3 L/min,热源功率200 W工况下,优化后的热沉板较传统构型热沉板,均温性提升38.7%,系统误差最高可降低13.9%。

摘要：针对热管倾斜放置时均温性恶化的情况,改进了黑体源热管结构,设计了一个标准黑体源用铜-R134a热管并进行了实验研究,测试了倾角、运行温度及充液量对其均温性的影响。以区域温度的标准差作为热管均匀性的衡量标准,实验发现倾角小于45°情况下,该热管倾斜的角度对热管温度的均匀性影响不大;热管温度均匀性随着热管运行温度的升高而逐渐变差;当热管运行温度在40~50℃时,热管温度均匀性随充液量变化不大。

摘要：为了提高液冷冷板均温性能力,利用石墨烯导热率高的特点作为模拟热源的导热垫进行研究,对冷板换热能力进行了理论分析和数值仿真,并针对有无石墨烯导热垫进行了模拟热源测试。通过试验数据对比,得出石墨烯导热垫对液冷冷板均温性提升23.13%,为后续的T/R组件散热设计提供了理论支撑。

摘要：高热流密度、微型化芯片的发展使传统金属材料的热扩散能力受限。本文设计加工了一款具有微针筋的均温板,应用于芯片封装壳体,实验研究了充液率、芯片尺寸、散热器运行参数(水流量、温度)对均温板壳体(VC IHS)传热性能的影响,并与同工况条件下芯片封装金属铜壳体(Cu IHS)的传热性能进行对比。结果表明:VC IHS的充液率、芯片尺寸和散热器的运行参数会影响VC IHS的传热性能,在高热流密度同工况条件下,VC IHS的最佳充液率为90%,热阻随着散热器运行参数(水流量、温度)和芯片尺寸的增加而降低;当热流密度为200 W/cm^(2)时,相比于Cu IHS,VC IHS的启动时间较短,均温性更佳,热阻和结温均小于Cu IHS,热阻减小20%。对于高热流密度、微型化芯片封装领域,均温板VC在高效散热、均温性方面更具应用前景,不同面积比下热阻比与热流密度的对应关系可为芯片封装VC IHS热设计提供参考。

摘要：针对某大功率、高热流密度梯度、非均匀热物理条件的集成模块,基于均温技术进行传热优化设计研究,应用数值仿真和试验测试的研究方法,将初始无热管方案、倒装方式均温热管方案和正装方式均温热管方案进行对比。结果表明,在相同的风速工况下,倒装方式的均温热管方案相对初始无热管方案散热器温升减小10.3~11.0 K,最大降幅达18%,均温效果最大提升32.5%;相对于倒装方式的均温热管方案,正装方式均温热管方案在温升方面可进一步减小6.9~9.4 K,最大降幅达19.3%,均温效果进一步提升83.6%,传热效率非常显著。

摘要：针对非均匀热流密度、多个热源器件集成的热物理场散热需求,文章应用数值仿真和试验测试的研究方法,基于深孔钻相变均温技术,对一款轨道交通项目用散热器进行传热优化设计研究。首先,对比了深孔钻相变均温散热器在不同安装方向的温升性能,表现为其温升差异较小,不同工况下的温升波动幅度仅为1.6%~3.4%,这表明深孔钻相变均温散热器内部工质的相变传热过程具备良好的抗重力特性;其次,将设计优化的深孔钻相变均温散热器与同尺寸规格的常规铲齿散热器(原始方案)进行性能对比,结果表明:在相同工况条件下,相比于常规铲齿散热器,深孔钻相变均温散热器的温升可降低6.0~14.3 K,降幅达10.9%~13.8%;均温性最大降低26.3 K,最大降幅53.3%,温升控制与均温性均有大幅提升。将深孔钻相变均温散热技术应用于非均匀热流密度、多个热源器件集成的热物理场,其散热优势显著。