基于Fluent的6英寸晶闸管水冷散热器设计及优化 被引量：15

1

作者 熊辉 邵云 +2 位作者 颜骥 孙文伟 郭金童 《大功率变流技术》 2013年第4期22-27,共6页

概述了6英寸晶闸管的水冷散热系统及模型,利用Fluent软件,采用有限元分析方法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和三维温度场模型模拟了散热器的散热过程。仿真分析了散热器台面的温度分布、流场与流动阻力、功率和流量变化时对... 概述了6英寸晶闸管的水冷散热系统及模型,利用Fluent软件,采用有限元分析方法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和三维温度场模型模拟了散热器的散热过程。仿真分析了散热器台面的温度分布、流场与流动阻力、功率和流量变化时对热阻和流阻的影响。提出了散热器的优化设计方案,进行了流动与传热模拟。通过与前期试验的对比分析可知,采用Fluent仿真软件能较真实地反映水冷散热器的散热过程及内部流体的复杂流动过程,可为散热器的设计及改进提供理论依据。 展开更多

关键词 晶闸管 水冷散热器 仿真 热阻

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IGBT水冷散热器实验与仿真 被引量：11

2

作者 丁杰 张平 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第1期97-103,共7页

水冷散热器是保证大功率交流传动电力机车变流装置正常工作的有效散热装置,其散热性能与流动阻力是一直研究的热点。因水冷散热器内的流速较低,Re数处于层流和湍流之间,导致内部流动状态的确定非常困难。为此,对某大功率交流传动电力机... 水冷散热器是保证大功率交流传动电力机车变流装置正常工作的有效散热装置,其散热性能与流动阻力是一直研究的热点。因水冷散热器内的流速较低,Re数处于层流和湍流之间,导致内部流动状态的确定非常困难。为此,对某大功率交流传动电力机车变流装置中的2种方案IGBT水冷散热器进行研究。考虑到IGBT元件不能长时间工作在极限工况,损耗特性与结温相互影响等问题,实验中采用了自制的模拟热源代替IGBT元件。探讨了层流模型、标准k-ε模型和6种低Re数湍流模型(Abid、Lan-Bremhorst、Launder Shorma、Yang-Shih、Abe-Kondoh-Nagano、Chang-Hsich-Chen)对仿真结果的影响。通过仿真结果与实验数据的对比可知,层流和标准k-ε模型可以表示温度和压降结果的上下限,Lan-Bremhorst低Re湍流模型得到的温度和压降与实验数据较为吻合,其余5种低Re数湍流模型的温度结果与标准k-ε模型基本接近。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 水冷散热器 模拟热源 湍流模型 低Re数

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电动汽车用水冷散热器的设计及仿真 被引量：10

3

作者 余军 马雅青 +1 位作者 赵振龙 焦明亮 《大功率变流技术》 2015年第3期51-53,63,共4页

IGBT是电动汽车用功率组件中的关键器件,因发热量大,其散热的好坏直接影响整车的可靠性;同时功率组件小型化、集成化的发展趋势,使得IGBT散热器的尺寸须严格控制。文章介绍了一种针肋式(PIN-FIN)水冷散热器的设计过程,并应用ICEPAK热分... IGBT是电动汽车用功率组件中的关键器件,因发热量大,其散热的好坏直接影响整车的可靠性;同时功率组件小型化、集成化的发展趋势,使得IGBT散热器的尺寸须严格控制。文章介绍了一种针肋式(PIN-FIN)水冷散热器的设计过程,并应用ICEPAK热分析软件对散热器的三维流场、温度场进行了仿真分析。结果表明,使用PIN-FIN冷板不仅能很好地满足IGBT的散热需求,而且大大减小了冷板的尺寸。 展开更多

关键词 PIN-FIN 水冷散热器 热仿真 功率组件 电动汽车

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电机控制器用IGBT水冷散热器温升实验与热仿真 被引量：8

4

作者 丁杰 张平 《大功率变流技术》 2015年第3期23-28,57,共7页

电动汽车电机控制器用IGBT水冷散热器的结构紧凑,冷却水在槽道中的流动情况复杂,导致水冷散热器热仿真时很难确定合适的流动状态模型。为解决该问题,以某电动汽车电机控制器用IGBT水冷散热器为研究对象,实验研究了模拟热源发热量、入口... 电动汽车电机控制器用IGBT水冷散热器的结构紧凑,冷却水在槽道中的流动情况复杂,导致水冷散热器热仿真时很难确定合适的流动状态模型。为解决该问题,以某电动汽车电机控制器用IGBT水冷散热器为研究对象,实验研究了模拟热源发热量、入口流量和冷却介质对温升曲线的影响;同时利用FLUENT软件提供的层流模型、标准k-ε模型和6种低雷诺数(Re数)湍流模型进行了仿真分析。结果表明:该IGBT水冷散热器内部各槽道的平均流速各不相同,Re数在几百至几千之间,层流和标准k-ε模型得到的温度结果可以表示不同流动状态模型的上下限,Lan-Bremhorst低Re数湍流模型得到的温度结果与实验数据较为吻合。 展开更多

关键词 IGBT 水冷散热器 模拟热源 低Re数 湍流模型

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大功率IGBT散热器水冷热阻计算 被引量：7

5

作者 罗冰洋 黄丽婷 +1 位作者 莫易敏 袁慕 《现代电子技术》 2013年第2期165-167,170,共4页

为了优化水冷散热器散热能力,保障其可靠工作,引用了传热学中的基本原理与公式,以散热器外形的机械尺寸、水的强制对流换热系数和水的导热系数作为参数及变量推导了散热器水冷热阻的计算公式。同时为了满足实际应用,开发了一种专用水冷... 为了优化水冷散热器散热能力,保障其可靠工作,引用了传热学中的基本原理与公式,以散热器外形的机械尺寸、水的强制对流换热系数和水的导热系数作为参数及变量推导了散热器水冷热阻的计算公式。同时为了满足实际应用,开发了一种专用水冷散热器热阻计算和曲线绘制软件,可以显示热阻随参数变化而变化的各种曲线,也可以直接计算显示热阻值。为散热器的设计中参数的优化选择提供直观方便的参考。 展开更多

关键词 水冷散热器 热阻计算 软件 大功率IGBT散热器

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高辐射阵列式LED水冷散热器的优化设计与实验 被引量：7

6

作者 王匀 唐书浩 +1 位作者 涂文斌 俞乐 《照明工程学报》 2019年第2期81-86,129,共7页

紫外固化机常采用阵列式UV-LED的模组以获得高辐射高密度能量,高能量对散热器优化设计提出了挑战。本文结合数值模拟与实验,研究了四种不同翅片数量的槽道式散热板的设计,结果发现:增加流量和翅片数量可以有效降低散热板表面温度,而且... 紫外固化机常采用阵列式UV-LED的模组以获得高辐射高密度能量,高能量对散热器优化设计提出了挑战。本文结合数值模拟与实验,研究了四种不同翅片数量的槽道式散热板的设计,结果发现:增加流量和翅片数量可以有效降低散热板表面温度,而且表面温度更加均匀,芯片极限温差缩小至4.38℃,但是会导致散热器进出口压差急剧增大;九翅片的压差比七翅片的增加了1 029 Pa,而极限温差仅下降了0.5℃,所以应综合考虑实际固化效果来合理选择翅片数量和流量。七翅片式散热板的验证实验表明:所测温度与仿真结果误差为3.5%,证实了仿真的正确性,对高辐射阵列式LED水冷散热器设计具有参考价值。 展开更多

关键词 水冷散热器 LED 均温性 数值模拟

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变流装置液冷板性能的数值模拟与试验研究 被引量：5

7

作者 张龙燕 胡均平 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期4033-4039,共7页

采用数值模拟的方法对9 600 kW大功率交流机车变流装置上国产化多IGBT模块液冷板进行建模仿真得到内部的流速、压力分布和温度分布等性能参数,并用模拟发热块代替IGBT功率元件的方式对液冷板的性能进行试验验证。研究结果表明:该国产化... 采用数值模拟的方法对9 600 kW大功率交流机车变流装置上国产化多IGBT模块液冷板进行建模仿真得到内部的流速、压力分布和温度分布等性能参数,并用模拟发热块代替IGBT功率元件的方式对液冷板的性能进行试验验证。研究结果表明:该国产化水冷板流量在30 L/min纯水的条件下,热阻为9.6×10 3K/W,压降为47 kPa,很好地满足了设计要求。仿真研究得出的热阻和流阻性能结果与实验研究得出的热阻和流阻性能结果相对误差均小于5%,说明数值模拟方法在液冷板设计的准确性及可行性。 展开更多

关键词 液冷板 IGBT 热源 数值模拟

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铜基CPU水冷散热器的散热数值模拟与结构优化 被引量：5

8

作者 王金龙 苑成东 +1 位作者 刘昭良 崔大伟 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期155-161,共7页

为了增强CPU水冷散热器的散热能力、提高其散热均匀性,通过ANSYS软件对CPU水冷散热器进行数值模拟,研究进出口数量和导流板对翅片式散热器散热效果的影响,并进行结构优化。结果表明,随着进出口数量的增多,CPU温度分布更加均匀;进口导流... 为了增强CPU水冷散热器的散热能力、提高其散热均匀性,通过ANSYS软件对CPU水冷散热器进行数值模拟,研究进出口数量和导流板对翅片式散热器散热效果的影响,并进行结构优化。结果表明,随着进出口数量的增多,CPU温度分布更加均匀;进口导流板结构使得散热器散热能力增强。以0.4 mL·s-1情况下的最低温度和最低压降为优化目标,最优结果出现在20入口、无出口导流板时,此时温度和压降都取到最小值,分别是54.927℃、0.823 Pa。 展开更多

关键词 CPU芯片 水冷散热器 数值模拟 结构优化

原文传递

翅柱式IGBT水冷散热器的数值模拟 被引量：5

9

作者 丁杰 唐玉兔 《机床与液压》 北大核心 2014年第16期63-66,85,共5页

翅柱的细节特征尺寸很小,限制了网格的尺寸,制约了对水冷散热器进行完整模型的仿真分析。采取先对流体区域进行流场计算,再利用对称性来建立热仿真模型进行散热性能仿真的方法,得到了水冷散热器在不同入口流量下的芯片最高温度和IGBT元... 翅柱的细节特征尺寸很小,限制了网格的尺寸,制约了对水冷散热器进行完整模型的仿真分析。采取先对流体区域进行流场计算,再利用对称性来建立热仿真模型进行散热性能仿真的方法,得到了水冷散热器在不同入口流量下的芯片最高温度和IGBT元件安装面最高温度变化结果。同时通过对比分析有、无泄压槽对3个支路流量分配的情况,发现泄压槽方式可以有效调节3个支路的压力和流量,使得3个支路的流量基本上相等。研究方法可以有效解决和实现复杂问题的仿真计算,研究结果可为IGBT水冷散热器的设计工作提供指导。 展开更多

关键词 IGBT 水冷散热器 翅柱式 泄压槽 数值模拟

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大功率模块用水冷散热器的数值模拟与试验研究 被引量：4

10

作者 王晓元 王雄 +1 位作者 王幸智 马伯乐 《大功率变流技术》 2015年第2期47-51,共5页

通过数值模拟与试验研究相结合的方法,对某电力机车牵引变流器大功率模块水冷散热器的性能进行了研究。结果表明,不同的IGBT元件模型对散热器的温升及热阻计算影响较大,发热模块模型计算出的散热器最大热阻值与试验值最为接近,相差约6%... 通过数值模拟与试验研究相结合的方法,对某电力机车牵引变流器大功率模块水冷散热器的性能进行了研究。结果表明,不同的IGBT元件模型对散热器的温升及热阻计算影响较大,发热模块模型计算出的散热器最大热阻值与试验值最为接近,相差约6%;散热器的热阻随冷却液流量的增加而减小,但与模块功率的变化无明显的关系;压降随冷却液流量的增加而增加。 展开更多

关键词 功率模块 水冷散热器 数值模拟 试验研究

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穿孔翅片水冷散热器的流动传热数值模拟

11

作者 陈慧兰 陈岳浩 +2 位作者 王子璇 李杰 孙小琴 《低温与超导》 CAS 北大核心 2024年第10期91-98,共8页

本文针对传统直翅片散热器散热性能进行优化,利用COMSOL软件模拟研究了不同优化策略下穿孔直翅片散热器的传热性能,通过改变翅片孔径、间距、厚度及高度来探究散热器流动散热性能的影响,并得出该散热器的极限热流密度。结果表明穿孔有... 本文针对传统直翅片散热器散热性能进行优化,利用COMSOL软件模拟研究了不同优化策略下穿孔直翅片散热器的传热性能,通过改变翅片孔径、间距、厚度及高度来探究散热器流动散热性能的影响,并得出该散热器的极限热流密度。结果表明穿孔有利于提高散热性能,在最优散热孔径1 mm时,散热性能相较直翅片提高8%。翅片孔径1 mm,间距0.2 mm,厚度1 mm,高度3 mm时,散热性能最优。散热最优组合在最大流量1.5 L/min时,极限热流密度为226.5 W/cm^(2),较传统直翅片散热器的极限热流密度提高了71%。 展开更多

关键词 水冷散热器 穿孔翅片 翅片参数 极限热流密度

原文传递

风电模块用水冷散热器传热优化设计研究 被引量：3

12

作者 傅航杰 吴智勇 +1 位作者 王雄 陈燕平 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第10期17-20,共4页

针对风电项目变流器模块用散热器,基于数值仿真和实验测试的研究方法,采用水滴流道结构进行强化传热优化设计研究,所得结果与原槽道结构散热器进行传热和流动性能对比分析。结果表明:在相同功率流量工况下,水滴流道散热器的温升降低6.7~... 针对风电项目变流器模块用散热器,基于数值仿真和实验测试的研究方法,采用水滴流道结构进行强化传热优化设计研究,所得结果与原槽道结构散热器进行传热和流动性能对比分析。结果表明:在相同功率流量工况下,水滴流道散热器的温升降低6.7~8.2K,降幅约24.8%~32.6%,压降降低15~91 kPa,降幅高达37.4%~75%;相同的水冷系统,水滴流道散热器的单个IGBT最大许用功率可增大860 W,增幅约57%,强化性能非常显著。 展开更多

关键词 水冷散热器 风电模块 水滴流道

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轨道交通水冷散热器的应用现状研究 被引量：2

13

作者 王雄 窦泽春 +2 位作者 吴智勇 宋郭蒙 王洪峰 《机车电传动》 北大核心 2020年第5期77-82,共6页

对轨道交通应用的多种不同结构的水冷散热器进行了试验研究,对比不同类型流道对散热器流阻和散热性能的影响,得出了目前轨道交通常用的典型流道的散热特性。研究结果表明,散热器可通过减少流道长度,合理设置间距和齿槽排列等方法有效减... 对轨道交通应用的多种不同结构的水冷散热器进行了试验研究,对比不同类型流道对散热器流阻和散热性能的影响,得出了目前轨道交通常用的典型流道的散热特性。研究结果表明,散热器可通过减少流道长度,合理设置间距和齿槽排列等方法有效减少流阻;柱型流道和焊接翅片型流道可有效增加扰流,显著提高散热效果;焊接翅片型流道热阻和流阻相对较小和成本低,在高热流密度散热时更具优势。 展开更多

关键词 水冷散热器 流道结构 变流器散热 流阻 散热性能 动车组 电力机车

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大功率整流桥水冷散热器散热分析 被引量：2

14

作者 郭庆 《电器与能效管理技术》 2019年第16期63-67,72,共6页

基于热传导微分方程、流体运动控制方程,建立了六相整流电路传热的数学模型,数值计算了水冷基板A、B、C3种不同结构下的管道流体的三维温度场和气流场。计算结果表明结构C温升及压力损失较小,综合散热效果最好。同时针对结构C进行了相... 基于热传导微分方程、流体运动控制方程,建立了六相整流电路传热的数学模型,数值计算了水冷基板A、B、C3种不同结构下的管道流体的三维温度场和气流场。计算结果表明结构C温升及压力损失较小,综合散热效果最好。同时针对结构C进行了相关温升试验,数值计算结果和温升试验值较相吻合,符合工程设计需求。 展开更多

关键词 整流桥 水冷散热器 热仿真 温升

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基于多目标拓扑优化方法的微通道散热器设计 被引量：2

15

作者 付亚玲 杨晓庆 张田田 《电子测试》 2021年第9期45-47,79,共4页

本文采用方型模型设计水冷散热器,并基于多目标函数进行拓扑优化,开发该模型是为了简化散热器的3D计算。控制方程有N-S方程和达西定律耦合成的Brinkman方程以及强制对流热传输方程组成,从而实现功率损耗最小化和热阻最小化的多目标优化... 本文采用方型模型设计水冷散热器,并基于多目标函数进行拓扑优化,开发该模型是为了简化散热器的3D计算。控制方程有N-S方程和达西定律耦合成的Brinkman方程以及强制对流热传输方程组成,从而实现功率损耗最小化和热阻最小化的多目标优化。同时讨论了优化参数对流道布局复杂度的影响。此外,为了评估模型的可靠性,本文对比了2D和3D模型下散热器散热性能的误差。结果表明,两者的平均温差不超过7℃,最大压差约为4Pa,从而验证了模型的物理有效性。 展开更多

关键词 多目标 拓扑优化 水冷式散热器

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客车散热器进出口位置对流阻影响分析及优化 被引量：1

16

作者 钟鸣 万长东 +1 位作者 胡忠文 李洪伟 《机械研究与应用》 2018年第2期26-28,共3页

冷却水流经水冷散热器时产生压力损失,影响压力损失的原因很多,现讨论进口出口的位置变化对压降的影响。采用响应面设计和分析规划试验方案,通过CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟分析散热器流场,并得到冷却液进出口目标参数对于... 冷却水流经水冷散热器时产生压力损失,影响压力损失的原因很多,现讨论进口出口的位置变化对压降的影响。采用响应面设计和分析规划试验方案,通过CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟分析散热器流场,并得到冷却液进出口目标参数对于散热器进出口压降的回归方程,计算得到最低的压降和此时的进出口位置值,最终得到优化的进出口布置使散热器可以获得该散热器进出口的最小压降。 展开更多

关键词 水冷散热器 计算流体力学 响应面法优化

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非对称功率阀塔冷却系统的水力性能研究

17

作者 姜波 陈宇曦 +1 位作者 恽强龙 顾志斌 《机械设计与制造工程》 2023年第5期122-126,共5页

以多模块、多阀组串并联的功率阀塔冷却系统为研究对象,采用CFD仿真计算与试验相结合的方法,分析了其流量、流阻分布情况。研究发现,阀塔冷却系统流量分配不均匀度及偏差率受流量变化影响较小。适当提高阀模块流阻占阀塔总流阻比值,阀... 以多模块、多阀组串并联的功率阀塔冷却系统为研究对象,采用CFD仿真计算与试验相结合的方法,分析了其流量、流阻分布情况。研究发现,阀塔冷却系统流量分配不均匀度及偏差率受流量变化影响较小。适当提高阀模块流阻占阀塔总流阻比值,阀塔冷却系统流量分配不均匀度、偏差率均有所下降,有助于改善功率阀塔流量的分配不均匀性,提升功率阀塔的热可靠性。 展开更多

关键词 功率阀塔 冷却系统 水冷散热器 流阻特性 不均匀度

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水冷散热器鼓包原因及预防措施

18

作者 王幸智 王雄 +1 位作者 姚磊 李诗怀 《大功率变流技术》 2016年第1期39-42,57,共5页

针对功率模块组件备品水冷散热器表面出现鼓包的现象,文章就3种可能的原因设计了相应的实验并进行了理论分析。实验和理论分析结果表明,热膨胀是引发鼓包的真正原因。为此,对功率模块组件的设计及备品存放提出了改进方案。采取改进措施... 针对功率模块组件备品水冷散热器表面出现鼓包的现象,文章就3种可能的原因设计了相应的实验并进行了理论分析。实验和理论分析结果表明,热膨胀是引发鼓包的真正原因。为此,对功率模块组件的设计及备品存放提出了改进方案。采取改进措施后,水冷散热器未出现过鼓包现象。 展开更多

关键词 功率模块 水冷散热器 鼓包 热膨胀 预防措施

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大功率试验台用高压IGBT变流器模块研制

19

作者 刘峰 李彦涌 +2 位作者 杨涛 朱武 杨林 《大功率变流技术》 2017年第5期79-82,87,共5页

高压IGBT变流器模块采用电路及元器件一体化设计,其叠层母排和散热器成为模块设计的难点。文章基于大功率试验台基本电路拓扑结构对高压IGBT变流器模块主电路及关键器件选型进行研究,采用有限元仿真分析了其叠层母排的设计,并通过试验... 高压IGBT变流器模块采用电路及元器件一体化设计,其叠层母排和散热器成为模块设计的难点。文章基于大功率试验台基本电路拓扑结构对高压IGBT变流器模块主电路及关键器件选型进行研究,采用有限元仿真分析了其叠层母排的设计,并通过试验验证了其水冷散热器的设计满足应用要求。 展开更多

关键词 变流器模块 IGBT 叠层母排 水冷散热器 试验台

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直接冷却型水冷散热器热性能研究

20

作者 孙佳伟 石运卓 《电力系统装备》 2018年第4期226-227,共2页

水冷散热器较风冷散热器而言,具有散热功率高、体积小、可实现快速插拔装配的优点,在航空、铁路及工业领域被广泛使用。近几年来,随着我国铁路交通行业、风电行业的迅猛发展,具有对功率器件更高散热能力的水冷散热器——直接冷却型水冷... 水冷散热器较风冷散热器而言,具有散热功率高、体积小、可实现快速插拔装配的优点,在航空、铁路及工业领域被广泛使用。近几年来,随着我国铁路交通行业、风电行业的迅猛发展,具有对功率器件更高散热能力的水冷散热器——直接冷却型水冷散热器被开发应用。利用有限元仿真方法,针对该散热器与传统常用的矩形流道水冷散热器进行热性能的参数化比较,即在相同的热损耗、冷却介质以及流量下,分析其热阻、流阻的差异性,并分析2种散热器的各自性能特点,这对于工程实践中散热器的具体选型及设计具有重要影响。 展开更多

关键词 水冷散热器 热阻 沿程阻力 有限元仿真

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