微小通道冷板的流动沸腾换热数值研究与优化设计

摘要

针对大功率、高热密度电子器件的散热需求,基于高能效和高可靠性的目的,提出一种采用相变冷却方式的微小通道冷板换热方案。相变冷却方式微小通道冷板不仅可利用工质的流动带走热量,也可利用相变的汽化潜热带走大量的热量。
　　本文主要工作内容有:(1)收集、分析国内外相关技术资料,了解微小通道换热装置的实验研究与数值研究现状;(2)分析几种电子散热的技术方法,了解了相变冷却技术的优势;针对某光伏电源高热密度电子器件IGBT散热的需求,设计了一种采用相变冷却方式的微小通道冷板换热方案;(3)建立微小通道冷板的数学模型,采用六面体网格对该模型进行网格的划分,编写相变自定义方程及所需工质材料物性数据库;(4)对比FLUENT软件中的几种多相湍流模型,结合选用工质的相变特征,对微小通道冷板的流动沸腾换热特性受工质的热物性参数和入口质量流速以及通道尺寸的影响作出进一步数值研究,为微小通道冷板优化设计建立基础;(5)建立微小通道冷板所在的分离式热管系统的实验样机,进行研究工况下的多次实验,分析微小通道冷板换热性能可满足散热需求。
　　本文取得的阶段性研究成果:(1)通过分析冷板换热性能数值计算的结果,对电子器件IGBT的散热用微小通道冷板进行了优化设计,并用实验验证了优化设计后的冷板换热性能符合实际散热需求;(2)编写相变的UDF,创建工质R134a、R123和铝的材料物性数据库。综上所述,本课题的研究在电子散热领域具有一定的理论价值和实际意义。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2微小通道的定义及划分

1.3微小通道换热器流动沸腾换热的国内外研究现状

1.4本文研究的意义及内容

第2章 微小通道冷板设计理论基础

2.1电子器件热设计的理论基础

2.2微小通道冷板的初步设计

2. 3 冷却工质的选取及材料物性

2.4 本章小结

第3章 微小通道冷板沸腾换热的数值研究基础

3.1流动沸腾换热的基本概念

3.2微小通道冷板数值模拟方法的选择

3.3 微小通道冷板数值模型的建立

3.4 本章小结

第4章 微小通道冷板流动沸腾换热数值与实验研究

4.1微小通道冷板沸腾换热的数值研究

4.2微小通道冷板换热性能的实验研究

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况