針對目前CRH2型高速動車機組變流器中所用的大功率IGBT模塊,本文設(shè)計了4種動車組牽引變流器用高效散熱器,通過應(yīng)用FLUENT對設(shè)計的4種散熱器模型進(jìn)行CFD模擬,綜合分析對比模擬結(jié)果,確定出cha-30×10為其中性能最優(yōu)的散熱器模型,對性能最優(yōu)的模型進(jìn)行二次優(yōu)化,綜合判定最優(yōu)方案為160°折角散熱器,并得到了散熱器最高溫度、最大熱阻、壓降和冷卻液入口流量的關(guān)系。仿真結(jié)果表明:在入口質(zhì)量流量為0.1 kg/s的工況下,cha-30×h0（160°）散熱器最高溫度比shun-20×10降低3 K、最大熱阻減小7.8%。 

【文章來源】：制冷學(xué)報. 2020,41(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

散熱器模型結(jié)構(gòu)

圖1 散熱器模型結(jié)構(gòu)式中:Δt1為變流器芯片外表面至散熱器外殼的溫差，℃;Δt2為變流器芯片與散熱器的接觸表面到散熱器內(nèi)部冷卻水通道壁之間的溫差，℃;Δt3為散熱器內(nèi)流道內(nèi)表面與冷卻流體邊界層間的溫差，即發(fā)生對流換熱的溫差，℃;Δt4為散熱器與內(nèi)部冷卻流體進(jìn)行對流換熱后的進(jìn)出口溫差，℃。

圖3所示為4個散熱器與熱源接觸表面溫度分布云圖。由圖3可知，在x軸方向上，左側(cè)第1個熱源表面溫度最高，第2個熱源表面溫度次之，第3個熱源溫度相對最低，這是由于左側(cè)兩個熱源熱流密度比右側(cè)兩個熱流密度大。此外，在y軸方向上，下方溫度普遍低于上方溫度，這是由于串聯(lián)流道內(nèi)流體溫度沿程上升導(dǎo)致的。對比各個模型表面的最高溫度均不超過90℃(即363 K)，順排shun-20×10最高溫度最高，為336.7;其次是順排shun-30×10最高溫度，為336.33 K;叉排cha-20×10最高溫度為335 K;叉排cha-30×10最高溫度最低，為334.2 K。從散熱器表面溫度分布均勻度來看，叉排cha-30×10模型的溫度分布更均勻。圖4所示為不同入口流量下的4個散熱器表面最高溫度變化趨勢。由圖4可知，隨著入口質(zhì)量流量的增加，散熱器表面最高溫度逐步降低，且下降趨勢基本維持不變。在同一流量下的4個模型中，shun-20×10模型的表面溫度最高，shun-30×10模型溫度次之，cha-30×10模型的溫度最低。對于同一流道寬度的模型，叉排翅片模型表面最高溫度總是低于順排翅片模型，說明翅片交叉排布的方式比順序排布的散熱性能更好。對于同一種翅片排列形式，窄流道(20×10)模型比寬流道(30×10)模型表面最高溫度高，即:Tshun-20×10>Tshun-30×10,Tcha-20×10>Tcha-30×10，這是由于寬流道比窄流道的對流換熱面積大，熱量吸收更均勻，最高溫度降低。


本文編號：3126529