接触热阻在电子设备热仿真分析中的影响

在自然散热的电子设备热仿真设计中,往往忽略了机箱导轨与模块冷板之间的接触热阻。文中通过不完全贴合接触面热阻预计模型对电子设备内导轨和冷板之间的热阻值进行计算,然后在热仿真分析中添加该接触热阻值,通过对比测试板上温度、传统仿真温度值、试验测试温度值进行对比,进而分析接触热阻对电子设备热仿真的影响情况     

考虑接触热阻的汽车电缆温升计算

电缆导体温度是选择电缆型号的重要依据,考虑接触热阻的影响是提高电缆导体温度计算精度的有效途径。通过分析接触热阻对计算汽车电缆温升的影响,得到了考虑接触热阻的汽车电缆温升计算模型。在测试数据的基础上,求出了具体型号汽车电缆的接触热阻,并计算出考虑接触热阻时该型电缆导体的温升,计算结果与采用国际电工委员会标准IEC 60287的计算结果进行了比较,发现接触热阻对电缆温升的影响显著。该方法可为电缆的工程设计与选用提供理论参考。     

大功率固态功率管热设计优化及验证

为研究大功率固态功率管的传热问题,文中以某风冷固态功率管为例,介绍了其结构形式,分析了从功率管管壳到空气热沉之间的主要热阻,通过热设计软件进行了仿真计算。计算结果表明,造成功率管温升较大的热阻有对流换热热阻、导热热阻和接触热阻。为了降低功率管的结温,对每个热阻分别进行了优化设计和计算,通过试验对优化后的模型进行了验证,测试结果与仿真结果一致。最后还对大功率固态功率管的热设计优化方法进行了介绍。     

基于接触热阻的磨齿机电主轴热特性分析

大规格数控成形磨齿机高速电主轴系统在加工过程中产生大量热量,导致砂轮主轴产生相应热变形,影响加工精度。针对这一现象,提出了一种考虑接触热阻的瞬态热-结构耦合分析方法。该方法基于分形理论,利用W-M分形函数表征结合面接触状态,使用均方根测度法对分形参数进行识别。结合基体热阻和收缩热阻的影响计算结合面间总接触热阻,并计算热源发热量及各部件的对流换热系数,建立了综合考虑内部热源、边界条件和接触热阻的综合有限元模型,获得热误差仿真结果。分析电主轴温度及热变形在是否考虑接触热阻情况下变化差异。最后建立电主轴系统热误差测量试验平台,通过试验验证了该方法的准确性和可靠性。通过仿真得到温度及热位移量与实验值基本一致。     

含有结合面结构的热模型研究

文章主要研究了结合面接触热阻特性及其在建立机械结构热模型中的处理手法,提出了虚拟扩张单元的概念,并用实例检验了热模型的正确性,表明考虑结合面接触热阻影响的热模型具有较好的计算精度。     

大功率压接式功率器件用水冷基板研究

针对大功率压接式功率器件的散热需求,进行用于其冷却的水冷基板设计与研究.根据压接式功率器件用水冷基板结构特点和技术要求,设计内部冷却流道为螺旋线结构,使用UG软件建立三维模型,应用仿真软件计算得出其温度场分布云图和压力分布云图,并对产品进行热性能试验和压接试验.结果显示,表面研制的水冷基板仿真计算结果与试验结果相近,热阻和流阻参数指标满足技术条件要求,功率模块区域均温性良好,且产品可靠性满足设计及实际运用要求.该研究内容为类似结构水冷基板设计提供参考.     

大功率压接式功率器件用水冷基板研究

针对大功率压接式功率器件的散热需求,进行用于其冷却的水冷基板设计与研究.根据压接式功率器件用水冷基板结构特点和技术要求,设计内部冷却流道为螺旋线结构,使用UG软件建立三维模型,应用仿真软件计算得出其温度场分布云图和压力分布云图,并对产品进行热性能试验和压接试验.结果显示,表面研制的水冷基板仿真计算结果与试验结果相近,热阻和流阻参数指标满足技术条件要求,功率模块区域均温性良好,且产品可靠性满足设计及实际运用要求.该研究内容为类似结构水冷基板设计提供参考.     

胀接工艺和片距对金属复合管换热器接触热阻影响的数值研究

金属复合管换热器制造过程中的胀接工艺会在管与翅片间产生接触热阻,该接触热阻对换热能力的负面影响较为显著。采用一种适用于工程上的结合换热性能试验和模拟仿真的计算方法,针对不同胀接工艺(Type-A型和Type-B型)和不同片距(2.0,2.2 mm)金属复合管的接触热阻数值问题开展研究工作。研究结果表明:片距2.0 mm翅片的换热能力优于片距2.2 mm翅片,Type-B型翅片的换热能力优于Type-A型翅片;片距2.0 mm翅片的接触热阻小于片距2.2 mm翅片,Type-B型翅片接触热阻小于Type-A型翅片;随着雷诺数Re的增加,4种翅片接触热阻均减小,当Re范围为2 000～4 000时,接触热阻数值及下降幅度较大,当Re范围为4 000～6 000时,接触热阻的数值及下降幅度较小。由此可见,Type-B型、片距2.0 mm以及高雷诺数(Re 4 000)均能减小接触热阻,显著提高金属复合管换热器的换热能力。该接触热阻的研究方法能够部分解决接触热阻在传热过程中的不确定性问题,研究过程和研究结论可为后续金属复合管换热器接触热阻问题的研究提供帮助。     

颗粒弥散强化金属陶瓷材料传热特性研究

为解决现代工业制造中,颗粒弥散强化金属陶瓷复合材料有效导热系数测量困难、传统模型理论模型有缺陷,测不准等问题,将平均积分法和热阻串并联法应用到新模型之中。开展了界面热阻、颗粒性状和孔隙对复合材料有效导热系数影响的分析,建立了复合材料等效导热系数的通用表达式,在模型预测复合材料导热系数上提出了新的方法。然后对界面热阻、孔隙、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响进行了评价。研究结果表明,在颗粒弥散强化陶瓷复合材料中,复合材料的有效导热系数随着填充颗粒的体积分数增大而增大,随着气孔率的增加而减小,随着填充颗粒的形状因子增大而增大;计算值与实验数据相吻合,误差小、模型适用范围广,证明了公式的正确性。     

角接触球轴承油膜热阻及传热影响研究

角接触球轴承广泛应用于电主轴等高速轴系,研究角接触球轴承的润滑油膜热阻计算方法以及接触油膜热阻对轴承温度场分布的影响,对于改善角接触球轴承的工作条件和提高电主轴等轴系的运行稳定性有重要的意义。运用平板模型,分析计算了角接触球轴承的油膜热阻,探讨了影响油膜热阻的主要因素;采用有限元方法分析了角接触球轴承的温度场,研究了接触油膜热阻对轴承温度场分布的影响。结果表明:轴承转速、载荷和润滑油的动力粘度对油膜热阻有较大影响,接触油膜热阻对轴承的散热和温度场分布影响很大。     

螺栓结合部切向刚度计算模型建立及分析

对于栓接结合部来说,当前的研究主要集中在栓接结合部整体法向刚度的研究。由于栓接结合部的切向刚度对整机静态特性也起着至关重要的作用,因此,要实现对栓接结合部静态特性的全面解析,还需提出一种计算栓接结合部切向刚度的方法。以栓接结合部法向刚度求解模型为基础,提出一种计算栓接结合部切向刚度的解析模型。最后分别通过解析计算及有限单元法对具体实例进行计算,结果表明:计算模型获得的栓接结合部的整体位移值等于8.3917e-4m,而有限元计算的结果为3.19e-4m,两者存在一定的偏差,主要原因在于有限元分析中考虑了摩擦力的影响。而在考虑摩擦力影响的情况下,数学模型计算出的总位移数值为3.104e-4m,与有限元的计算结果误差较小,故可证明所提数学模型的可行性。内容为机械系统中螺栓结合部综合刚度的求解奠定了一定的理论基础。     

考虑结合面接触热阻的角接触球轴承温度场分析

在对滚动轴承摩擦学及传热学进行分析的基础上,计算了角接触球轴承的摩擦热,建立了考虑结合面接触热阻的角接触球轴承热传递模型。利用ANSYS获得了轴承的温度场,对比了在考虑接触热阻和不考虑接触热阻两种情况下角接触球轴承温度场的分布情况。结果表明:考虑接触面之间的接触热阻时,轴承的温度要略高于不考虑接触热阻时,且结合面的两表面之间存在温差。     

面向风电齿轮箱油温超限故障的热网络模型及其节点温度计算方法研究

风电齿轮箱油温超限是风力发电场中发生频率较高的故障。针对该问题,在分析风电齿轮箱结构、运行控制策略的基础上,研究了风电齿轮箱内部及其外循环冷却系统的热力学行为,构建了风电齿轮箱热网络模型。该模型中,各节点温度由所建立的瞬态温度和稳态温度热力学方程组计算确定。结合风电齿轮箱的热力学行为,研究了热力学方程组中热量计算模型和热交换中节点间的热阻计算方法,形成了风电齿轮箱热网络模型计算流程。应用热网络模型及其计算流程,仿真计算了某1.5 MW风电齿轮箱实际工况下的齿轮箱油温、高速级HSS-A B C轴承温度和齿轮箱入口油温。对比了仿真计算值和实测值,结果表明热网络模型应用于风电齿轮箱油温超限具有有效性。计算值和实测值的误差分析也为进一步精细建模提供了方向。     

端面密封温度分布热阻理论研究

提出了计算端面密封温度分布的热阻分析模型和计算方法,采用热网格的分析方法对密封流体及密封端面间的温度分布进行了研究.研究结果表明:提出的热阻模型分析理论及分析方法具有缩短计算时间、提高计算速度的优点,这不仅对端面密封温度场分布的研究具有指导意义,对其它温度场分布的研究亦具有重要的参考价值.     

接触热阻效应下的数控机床主轴系统热态特性

为了更为精确地获取数控机床主轴系统的热态特性,基于W-M分形函数与赫兹接触理论获取主轴系统的接触热阻,并在综合考虑机床热源、传热系数计算等因素影响的情况下,建立了主轴系统热态特性分析模型。通过有、无加载接触热阻的主轴系统模型仿真分析与实验研究可知:有接触热阻的主轴系统热态特性模型相较于无热阻的有更高的精度。有接触热阻的主轴系统热态特性模型仿真结果与实验测点获得的温度结果最大绝对误差和相对误差分别1.25℃、4.74%,而热变形结果的绝对误差和相对误差分别为0.73μm、4.27%。该研究为数控机床的热设计与分析提供了参考。     

永磁同步电机的热路分析及热阻参数测试

针对永磁同步电机设计、参数优化和热分析等问题,对永磁同步电机的热路法温度计算进行了研究,建立了考虑安装和冷却方式的热路模型,提出了一种热路关键参数的测试方法,测试了机壳与空气间的等效热阻、端盖与空气间的等效热阻、安装板与空气间等效热阻,绕组与定子铁芯之间的等效热传导系数,机壳与定子铁芯之间的等效空气隙厚度、端盖与机壳间的等效空气隙厚度、安装板与端盖之间的等效空气隙厚度等热路参数.同时对热路模型进行了热阻敏感性分析,得到了影响电机温升的主要热路参数.实验结果表明,该热路模型和实验测试数据,可以较准确地计算电机温升,误差在5％以内.该热路模型和实验测试热路参数可为同类型电机的设计以及热分析提供很好的参考.     

微波功率组件基板热阻研究

基于热阻解析模型,对微波功率组件基板热阻进行了理论分析,获得无量纲基板参数与基板热阻的关系曲线。借助于数值仿真计算了基板厚度对微波功率组件芯片温度的影响,并根据理论分析模型,分别测试了不同热耗和不同基板厚度条件下的芯片温度,分析了厚度、热耗和芯片温度的关系。试验结果与理论分析一致,研究结果有助于改善高热流密度微波功率组件的芯片性能。     

小管径水平圆管管外冷凝传热数值分析

设备小型化发展的不断深入和高热流密度换热的需要促使了具备更高换热性能的小管径冷凝换热的研究。基于Nusselt膜状冷凝传热理论,构建了水平圆管从管外冷凝换热直到管内对流换热的计算模型和程序,并借助已有文献的试验结果完成了计算模型和程序的校验。随后,文章重点探讨了水平圆管管外冷凝换热的热阻分布,揭示当前管外冷凝换热热阻在单管整体换热热阻中所占比重较小的事实。通过进一步计算和比较本文认为,管外冷凝换热系数适度的退化对小管径水平圆管的整体换热影响较小,并不能改变小管径管外冷凝换热的优势。本数值分析可为小管径壳管换热器的研制以及微小管径冷凝换热试验的设计提供理论支撑。     

结合面接触热阻模型研究与应用

应用分形数学和传统热传导理论，建立了接触热阻的分形模型；运用该模型对某型号磨床砂轮主轴进行分析，结果表明该模型具有较高的精度，可直接用于工程实际计算。     

矩形肋片散热器几何参数对散热的影响分析

为考察矩形肋片散热器几何参数对散热效果的影响规律,文中应用热仿真分析软件Flotherm对矩形肋片散热器在不同结构参数下的模型进行了自然对流散热计算,通过对比分析不同模型的温度和热阻计算结果,探讨了散热器基板参数和肋片参数对其散热性能的影响。分析表明,改变散热器肋片的高度、长度和间距可有效降低散热器的热阻。这些几何参数可以作为散热器热设计变量,以进一步对散热器进行优化设计。