小尺度溝槽表面與近距離平面構成通道的傳熱特性研究.pdf

1、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)被廣泛應用于電力傳動系統(tǒng)、電源、變頻器等裝置中,并是實現其功能的關鍵元件。IGBT工作時,其開關會處于高頻的導通和關斷狀態(tài),大量的電能將被轉化成熱能。因此,如何保證IGBT內部結點溫度不超過其正常工作時所允許的最大溫度顯得尤為重要。當熱流密度大于100 W/cm2時,傳統(tǒng)的冷卻技術已經滿足不了要求。為此,論文提出一種小尺度溝槽表面通道。該通道由兩塊帶有溝槽結構粗糙表面的基板和一塊平表面芯板組成,芯板被夾在兩塊

2、基板中間組成夾層型結構以節(jié)省空間,芯板兩側為平表面,并分別與基板粗糙表面組成小尺寸流體通道。在兩塊基板外表面均可安裝IGBT單元以同時對兩個IGBT單元進行冷卻。為了獲得小尺度溝槽表面通道的傳熱特性,采用實驗與數值分析相結合的方法對小尺寸溝槽表面通道的換熱特性進行研究。
　　研究內容包括:實驗試件、實驗系統(tǒng)的設計及施工;實驗獲得小尺度溝槽表面及平滑表面通道的傳熱特性;建立傳熱性能評價指標,評價小尺寸溝槽表面通道傳熱性能;采用SIM

3、PLE數值方法,對溝槽表面通道內的流動與對流換熱特性進行了分析。
　　研究結果表明:溝槽表面可顯著強化傳熱,在相同質量流量、相同泵功率、相同壓力損失三種比較準則下,新型溝槽表面通道散熱器所傳出的熱量與平表面通道散熱器傳熱量之比均大于1.0;計算結果與實驗結果吻合良好,實驗的準確性及數值方法的可行性得到相互印證;通過與現有常規(guī)微槽道通道結構進行對比表明,對較大面需冷卻的結構,小尺度溝槽表面通道結構在消耗單位泵功率前提下可有效提高換熱