基于STAR-CCM+的IGBT散热翅片结构设计研究

IGBT元件作为电机控制器的核心元件,其散热性能将直接影响到控制器的稳定性.根据一种IGBT元件的散热要求,在常规矩形散热器的基础上设计了底为3 mm,高为1 mm的等腰三角形散热器和上底为1 mm,下底为3 mm,高为1 mm的等腰梯形散热器.分别对3种散热器的IGBT模块进行了三维建模和理论结温计算,并利用计算流体力学分析软件STAR-CCM+对3种IGBT模块在不同翅片高度、翅片厚度及翅片间距下进行了数值模拟.通过分析IGBT模块的温度场和矢量场,结果表明:仿真结果与理论计算结果误差均在5％左右;且3种散热器下的IGBT模块在翅片高度为34 mm、翅片厚度为2.8 mm以及翅片间距为2.8 mm时,其散热性能能够达到最优.     

带曲面涡产生器的管片式换热器阻力特性实验研究

涡产生器可装在管片式散热器的翅片表面,是一较好的强化传热粗糙元.但目前的研究主要集中在对平直涡产生器的研究,对曲面涡产生器的研究非常少.以空气为工质,分别对3种不同管间距的光板板芯及对应装有不同高度曲面涡产生器的板芯在不同板间距时的空气流动阻力做了实验研究.实验结果表明:在不同管间距、板间距时,板芯装涡产生器阻力系数均比光板板芯的阻力系数大,并且在低雷诺数时的增幅比较大,随着雷诺数的提高,阻力系数逐渐降低并趋于平缓,且阻力系数增幅大大减少.     

内燃机车散热器新型强化翅片板芯试验研究

随着内燃机车向高速与重载大功率方向的发展，对散热器的要求越来越高．为此，设计了一种新型内燃机车散热器强化翅片板芯，并在风洞试验台上进行蒸汽凝结试验．试验结果表明：在相同的雷诺数和片间距下，新型涡产生器式强化翅片板芯比光片板芯换热能力更强．     

涡产生器强化圆管管片式换热器传热数值分析

涡产生器式管片式换热器有着不同于传统管片式换热器的强化传热机理,其结构简单,强化传热效果明显.用数值方法分析了涡产生器式圆管管片式换热板芯单个圆管翅片区域内的传热与阻力性能.计算结构根据某实际换热器结构放大确定,计算时选取Re范围为100～30 000.分析了平直翅片与涡产生器翅片传热单元局部及平均传热特性.单根圆管翅片单元有两个低换热区,涡产生器可增强圆管尾部的换热.两种换热板芯的传热能力均虽Re的增加而提高,在中等Re范围内,涡产生器可使传热有较大提高,而阻力增加较小.     

柴油机散热器的散热性能比较

通过实验及计算得到散热器传热系数的实验值及理论值,对平片型平直翅片管散热器、螺旋形翅片圆管散热器与整体式梳状翅片管散热器在同一工况下的散热性能进行了比较.通过实验导出平片型平直翅片管散热器和整体式梳状翅片管散热器的气侧传热因子二次拟合式.由二次拟合式计算出的2种散热器的传热系数与理论计算系数相比误差较小.     

管排数对涡产生器式圆管板式翅片传热的影响

利用蔡升华传质／传热比拟实验原理，研究了翼形涡产生器对又排圆管板式翅片换热和阻力特性的影响，分析了涡产生器式双排圆管板式翅片管换热器在不同管排数下的传热与阻力特性，并对换热器板芯结构做了综合评价。     

不同计算方法所得扁管直翅换热器翅片肋效率的比较

采用数值计算方法对翅片管管片式换热器的肋效率进行了计算和分析,研究扁管肋片厚度、导热系数等因素对肋效率的影响,得出翅片管管片在局部换热系数和平均换热系数下,肋效率的对比分析.     

扁管翅片通道中涡干涉及其对换热性能的影响

涡强化扁管管片散热器通过涡产生器形成的涡来增强流体在横断面上的二次流及其扰动，从而强化了换热．通过数值模拟的方法对涡强化扁管管片散热器中涡产生器形成的涡的相互干涉及其对散热器换热性能的影响进行了研究分析，结果表明，当涡产生器的交错系数Sr在一定范围内，由上游涡产生器产生的涡与下游涡产生器产生的相反方向的涡发生干涉，由于涡的干涉在未带涡产生器的肋片表面附近涡的强度明显减弱，从而导致了未带涡产生器肋片表面的换热性能的降低．     

涡产生器高度对换热器传热影响的仿真分析

用数值方法分析了涡产生器高度对带分流器的曲面矩形涡产生器式翅片传热与流动的影响,为使用这类换热器的设计提供了理论依据.研究表明,在翅片间距为2.4 mm涡产生器高度为1.4 mm,1.7 mm,2.0 mm和2.3 mm时,在同一雷诺数Re下,涡发生器高度1.7 mm时产生的二次流强度最大.随着雷诺数Re的增大,努塞尔数Nu也不断增大,阻力系数f减小.在同一雷诺数下,不同曲面矩形涡发生器高度时努塞尔数Nu相差不明显,阻力系数随着曲面矩形涡发生器高度的增大而增大.二次流强度Se与努塞尔数Nu存在唯一对应的关系,二次流强度Se越大,努塞尔数Nu也越大,传热效果更好.以强化因子为衡量标准优选,曲面矩形涡发生器高度1.7 mm获得最佳的综合性能.     

地铁车热管散热器的数值模拟与结构优化

利用专业的热分析软件ICEPAK对地铁厂已设计出的热管散热器进行数值模拟,得出不同工况下相应的温度场分布,以验证此散热器是否满足散热要求.在热源最高温度不超过90℃的情况下,改变热管数、翅片数和热管长度,对模拟结果进行分析后得出最优结构.使其散热器达到重量轻、体积小、耗材少及经济性佳的要求.     

利用导热油技术加热沥青的探讨

介绍了利用导热油技术加热熬化沥青的设计方案，论述了工艺流程及其实施的可行性。     

热管内部的冷凝传热及冷凝恶化

根据热力学第一定律导出了包括界面切应力、传质及蒸汽速度影响在内的热管冷凝模型，根据热管内的冷凝特性及机理，讨论并分析了冷凝恶化，当液膜出口处的界面速度等于或小于零时，冷凝段发生冷凝恶化，这时冷凝传热急剧减弱，同时，在蒸发段极易产生局部干涸和壁温飞升。为了描述热管内部冷凝与蒸发传热间的这种相互作用的关系，本文提出了亚携带限的概念，亚携带限完全不同于通常概念上的携带限，通过控制亚携带限可有效地避免和防止冷凝段和蒸发段的传热恶化。     

航空发动机面式空气滑油散热器的性能分析

为了改进航空发动机在地面停机、起飞滑跑等工况下散热能力差的问题，利用发动机进气道作为传热表面设计了一款面式空气-滑油散热器，并基于4分块、7分块、直平面代替弧面等分区模拟的方法开展了其传热特性研究及分块模拟的等效性分析. 研究结果表明:采用4分块、7分块以及直平面代替弧面等条件下散热器和滑油温度分布及变化趋势都基本相似，且温度差都在1 K以内，通过滑油侧与空气侧计算出的单元散热器散热量偏差也都在5%以内；采用分区模拟进行大型面式散热器的散热特性分析以及采用“以直代曲”等方法模拟弧长与直径比在0.203以下的弧面具有可行性和可靠性.      

基于三维串热源的MIG焊接过程传热计算

建立了工件任意一移动点热源作用下温度场的瞬态模型,将MIG焊接热输入近似处理为沿3个坐标轴的三维串热源.计算了MIG焊瞬态温度场及焊接热循环,计算表明该模型能较精确地计算出焊缝横截面的几何形状,而且计算速度快.焊接工艺实验验证了该计算模型的可靠性.     

涡强化扁管管片式散热器中流动与换热的数值模拟

以空气为介质,在Re=500～2 100的范围通过数值模拟的方法对涡强化扁管管片散热器中涡产生器形成的涡的相互干涉及其对散热器流动与换热性能的影响进行了研究分析.说明了当涡产生器呈线性布置而涡产生器的数量发生变化时对横截面上平均Nu数和涡旋强度Γ的影响,并对在本文所采用的模型参数下加装涡产生器的最佳数量进行了探讨.     

管片式换热器传热与阻力特性的数值研究

在适体坐标系中采用有限差分法对错排圆管管片式换热芯子的三维层流流动及其换热特性进行了研究．计算的网格由微分方程法生成，对雷诺数Re在163～978之间的空气流动与传热特性进行了分析，得出了速度场、横向平均Nu数以及平均对流换热系数与压力降随Re的变化规律，为改进翅片结构，强化换热提供了理论依据．     

回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响

为了研究跨临界CO2热泵热水系统中,回热器传热面积对系统性能的影响,在不同的制冷剂充注量条件下实验研究了CO2热泵系统的性能.实验中,通过调节变频压缩机频率与电子膨胀阀开启度,保持了一定的制热量与蒸发器出口过热度.实验结果表明:在最佳制冷剂充注量条件下,随着回热器传热面积的增加,压缩机的压缩比下降,排气温度与吸气温度上升.采用回热器可以提高系统的最大制热系数,当回热器的无量纲传热面积为0.2时,可使最大制热系数提高约3.2%～5.1%.     

泡沫金属换热器压降与换热特性的实验研究

为研究泡沫金属应用于换热器的压降与换热特性,建立了一整套用于测试泡沫金属换热器的实验系统.实验结果表明孔密度为20PPI、孔隙率为90%的泡沫铜应用于换热器时换热性能有了很大的提高,在相同入口温度条件下温降约为光管时的3～4倍,同时压降也有一定程度的增加.分析了泡沫金属换热器产生压降及换热性能提高的主要原因.