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错位翅片型水冷散热器流动与传热性能研究
| 论文题名： | 错位翅片型水冷散热器流动与传热性能研究 |
| 关键词： | 水冷散热器;传热性能;数值模拟;场协同理论;温度均匀性;铁路运输 |
| 摘要： | 近年来，随着轨道交通和高铁的快速发展，电力电子设备正在向着高性能、大功率与小型化的方向发展。这就导致了设备的当量热流密度显著增大，传统的风冷与水冷散热方案已经不能满足其散热要求。在大功率电力电子设备散热领域，错位翅片型水冷散热器以其优良的换热性能越来越受到人们的青睐。 本文针对用于动车组整流器的错位翅片型水冷散热器，采用数值模拟的方式对此类型散热器流动与传热性能进行分析。主要工作内容如下： ①对流体不同质量流量下平直翅片型、间断顺排型及错位翅片型散热器进行数值模拟。结果表明错位翅片型散热器具有较强的换热能力，适用于大功率电力电子设备的散热，同时也伴随着较大的阻力损失。平直翅片型与间断顺排型散热器受限于自身的换热能力，并不适用于大功率电力电子设备的散热。 ②针对三种散热器随流体质量流量的变化趋势，引入场协同理论，从速度场与温度梯度场协同程度的角度，分析散热器换热性能变化的内在机理。研究表明，对于同一模型来说，流体流速的增大会降低流体的场协同性；对于同等流速下的模型来说，扰动越大的模型，其流体的场协同程度越高，换热性能越好。 ③利用控制变量法，研究了错位翅片型水冷散热器的各结构参数对散热器流动与传热性能的影响，并分析了其内在原因。对散热器性能影响较大的因素为翅片间流道宽度、翅片间流道高度以及两排翅片间隔长度。这些参数所带来的影响集中体现在对流体流速、流体扰动程度以及散热器传热面积的影响。这三个因素对错位翅片型散热器的性能影响较大。 ④流体在散热器内流动时，翅片的整体布局决定了流体在散热器内的速度分布，进而影响散热器加热面的温度均匀性。从温度均匀性的角度对散热器进行结构优化，在散热器两端加装翅片能够有效的解决散热器温度不均匀的问题。 ⑤矩形流道的边角处会出现较厚的边界层。从边界层的角度对散热器结构进行优化。对边角进行倒圆角处理，能够有效的减薄边界层。 |
| 作者： | 赵帅帅 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李隆键 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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