紧凑型散热结构设计分析

摘要

近年来，随着电子技术的高速发展，其功耗引起热流密度升高，使得电子设备在有限的空间范围内，工作环境越发恶劣。因此，如何保障电子设备能够高效、长期、稳定的运行，这对电子设备的热设计提出了巨大的挑战。本文针对紧凑型散热结构进行设计与分析，围绕密闭电子机箱、T/R组件的冷却以及电机控制器热管散热器这三个典型的具有紧凑型散热需求的工程应用进行热设计，分别对其建立三维流固耦合和热结构耦合模型，在此基础上进行详细的数值模拟，从而对紧凑型散热结构的散热性能进行了综合与评价。
　　密闭电子机箱内部元器件工作时产生的热量主要依靠热传导传至机箱底板，再通过散热器将热量散发到外部环境中，以此达到降温的目的。在传热学和流体动力学的基础上对机箱散热器结构进行设计及建立数值计算模型，并对机箱利用热仿真软件计算的结果进行分析。明确肋片结构参数对散热器性能的影响，并利用正交试验得出最佳肋片结构参数。与此同时，对比实验数据和数值计算的结果，验证密闭电子机箱热设计的合理性。
　　根据具体的T/R组件分布设计出相应的流道，并对工作状态下的温度和压差进行理论校核。在原流道的基础上设计了另外两条流道的液冷板模型，并对液冷板进行数值计算。结果表明：流道越长液冷板冷却效果越好，进出口压差越大；流道弯头越多流体紊流程度越高，换热性能越好，同样进出口压差也越大。通过对T/R组件散热结构的设计和分析，为此类工程应用提供参考。
　　在电机驱动器液冷散热方案的基础上提出热管散热冷却方案,以理论计算为基础建立热管散热器模型，并对散热器进行数值计算。此外，在原模型的基础上，分析不同迎面风速、不同进风方式对散热器性能的影响。结果表明：热管散热器具有改善电机驱动器工作环境温度过高的能力，对其具有一定的冷却作用。
　　本论文针对三类电子设备的紧凑型散热应用提出的散热解决方案，具有典型性和工程使用价值，可为类似的电子设备散热问题提供参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及章节安排

第2章 热分析及热设计基本理论

2.1 热传递方式

2.2 流体动力学基本方程

2.3 热分析基本原理

2.4 热设计基本内容

2.5 本章小结

第3章 密闭电子机箱的热设计及传热分析

3.1 密闭电子机箱

3.2 机箱散热设计

3.3 数值计算及分析

3.4 强制风冷条件下肋片参数对传热性能的影响

3.5 散热器风道结构对散热性能的影响

3.6 本章小结

第4章 T/R组件的热设计及传热分析

4.1 问题描述

4.2 热设计方案确定

4.3 数值计算及分析

4.4 流道结构优选

4.5 本章小结

第5章 电机驱动器热管散热器的热设计及传热分析

5.1 电机控制器散热情况分析

5.2数值计算及分析

5.3 热管散热器性能分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢