圓柱擾流型水冷散熱器流動與傳熱性能模擬.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)及交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，電力電子元件正在向著高性能、大功率、小型化的方向快速發(fā)展，其工作過程中產(chǎn)生的大量熱量，若不及時帶走，將引起電子元件溫度上升，當(dāng)電子設(shè)備的結(jié)溫達(dá)到一定值以后，每升高1℃其可靠性下降5％，且失效率會隨著溫度的升高急劇增加，從而影響其工作的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)或電力機(jī)車的正常運(yùn)行。本文以應(yīng)用于大功率晶閘管散熱的圓柱擾流型水冷散熱器為模型，對其進(jìn)行了流動與傳熱性能的數(shù)值模擬，分析了散熱器在散熱過程

2、中存在的問題，根據(jù)強(qiáng)化傳熱原理對散熱器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。本文的主要研究成果如下:
　　首先通過試驗(yàn)對數(shù)值模擬方法進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，對比不同入口流量下散熱器熱阻的試驗(yàn)值與數(shù)值計(jì)算值，分析存在的誤差范圍及原因，并運(yùn)用FLUENT軟件對圓柱擾流型水冷散熱器內(nèi)的流動與傳熱過程進(jìn)行了模擬，得到了受熱表面的溫度分布、內(nèi)部流道的速度分布及壓力分布，結(jié)果顯示散熱器的溫度分布與速度分布是相關(guān)的且十分不均勻，速度分布呈現(xiàn)中間速度偏高，兩側(cè)速度偏低，溫度分

3、布則呈現(xiàn)中間偏低，兩側(cè)溫度偏高；隨著入口流量的增大，散熱器的熱阻隨之減小，流阻隨之增大；隨著加熱功率的增大，散熱器的熱阻和流阻均變化甚微。
　　其次，引入相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、均勻性指數(shù)和Christiansen均勻系數(shù)，分別對原型散熱器的溫度和速度均勻性進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了上述三種均勻性系數(shù)均可用于表征該原型散熱器溫度和速度分布的均勻性。
　　最后對該圓柱擾流型水冷散熱器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過對原型散熱器增設(shè)擋板、增大擾流柱直徑后進(jìn)行