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波纹微通道强化传热性能实验研究
| 论文题名： | 波纹微通道强化传热性能实验研究 |
| 关键词： | IGBT组件;数值模拟;冷却基板;机车工程;牵引变流器;强化传热性能;波纹微通道 |
| 摘要： | 现在机车上的电子组件越来越多，并且集中化程度越来越高，电子组件的散热问题越来越突出。IGBT是机车上牵引变流器中的重要组件，在工作过程中，IGBT会高频率的通断电流，因而会产生大量的热量。有关研究表明，如果IGBT模块产生的热量不能够及时的散发出去，会影响IGBT的使用寿命，严重时会引起事故。为了使IBGT能够在安全的温度范围内正常稳定地工作，解决IGBT的散热问题成为了重中之重。为了能够将电子组件IGBT产生的热量及时有效的散失出去，需要一种具有较强换热能力的冷却系统。结合相关研究，设计出了波纹微通道冷却系统。该冷却系统由冷却基板和冷却芯板组成。冷却基板表面带有波纹状的三角形齿，三角形齿的齿高分别为0.5 mm、1.0mm、1.5 mm，齿顶角分别为60°、80°、100°，冷却基板和冷却芯板组合在一起后，两者之间形成冷却通道，冷却通道的高度分别为1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm。不同的冷却基板和冷却芯板组合会得到不同的结构参数。IGBT模块紧紧地和冷却基板贴在一起，冷却介质从冷却通道中流过，将IGBT产生的热量吸收带走，最后散失在外界环境中。本文的目的是通过实验数据对比分析，找出换热能力最强的冷却系统的结构参数。研究方法是数值模拟和实验相结合的方法。数值模拟采用SIMPLE算法，并且详细的介绍了边界条件的选取，网格的划分，控制方程的离散等过程。论文详细的介绍了实验器材，实验的准备工作，实验步骤等。得到实验数据后，通过将不同结构参数的实验结果和数值模拟结果进行对比，揭示强化传热机理。 研究结果表明，冷却介质在掠过三角形齿的时候，会在相邻三角形齿之间形成横向涡，该涡影响冷却结构的传热性能。当三角齿的齿高和齿顶角度数不变时，增加冷却通道的通道高度，能够提高波纹微通道冷却系统的换热能力。当三角齿的齿高和通道高度不变，齿顶角度数为100°时，波纹微通道冷却系统的换热能力要低于角度为60°和80°时的换热能力。当冷却通道的通道高度和三角齿的齿顶角不变时，三角形齿的齿高越小，波纹微通道冷却系统的换热效果越好，阻力系数也越小。 |
| 作者： | 孙委委 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋克伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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