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二次配电装置的温度场仿真及优化设计

作　者: 甄亚英
导　师: 崔芮华
学　校: 河北工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 二次配电装置 Icepak 温度场仿真优化设计
分类号: TM642
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,电子元器件应用于越来越多的领域。随着电子元器件集成化程度的提高和小型化的发展趋势,可供散热的空间越来越小,导致电子设备的温升越来越高。如果热量不能够及时地散发出去,就会造成热量的积聚,导致电子设备可靠性降低。尤其在航空、航天等重要的领域中,对电子设备的热可靠性要求更高。因此,对电子设备散热技术的研究显得十分重要。二次配电装置(SPDA)作为先进固态配电系统的关键技术之一,广泛应用于航空、航天领域。它主要由固态功率器件组成,发热量大,其热设计的好坏直接影响配电系统的可靠性。因而,电子设备的温度场仿真及热设计对提高器件的可靠性有着重要的意义。本论文以二次配电装置样机为例,采用基于有限体积法的热分析软件Icepak对其进行三维温度场的仿真和分析;利用Icepak的Zoom-in功能对机箱内部的PCB板和散热铝基板进行了局部仿真;分析了散热器参数对散热性能的影响;采用Icepak软件的优化功能对散热器参数进行了优化;采用正交统计法对优化结果进行了验证;在肋片式散热器优化达不到热设计要求的情况下,还采取了其它优化措施;最后对优化后的二次配电装置进行了系统级、部件级温度场仿真,结果符合二次配电装置的热设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-17
  §1-1 课题背景及国内外发展概况  8-12
    1-1-1 课题提出的背景及意义  8-9
    1-1-2 国内外热分析及热设计技术的发展概况  9-12
      1-1-2-1 国内外热分析技术的发展概况  9-10
      1-1-2-2 国内外热设计技术的发展概况  10-12
  §1-2 常用的数值计算方法  12-13
  §1-3 当前流行的热分析软件  13-16
    1-3-1 使用热分析软件的好处  13
    1-3-2 当前流行的热分析软件简介  13-15
    1-3-3 Icepak 热分析软件的特点  15-16
  §1-4 本课题的研究内容  16-17
第二章二次配电装置简介  17-20
  §2-1 飞机配电系统简介  17
  §2-2 二次配电装置简介  17-19
    2-2-1 二次配电装置组成及各部分的功能  17-18
    2-2-2 二次配电装置的特点  18-19
    2-2-3 二次配电装置发展现状及趋势  19
  §2-3 本章小结  19-20
第三章采用 CFD 方法求解三维温度场  20-31
  §3-1 传热的基本方式及其定律  20-23
    3-1-1 热传递的三种形式  20-22
    3-1-2 热传导的三类边界条件  22-23
  §3-2 计算流体动力学基本理论  23-30
    3-2-1 计算流体动力学（CFD）简介  23
    3-2-2 CFD 工作步骤及求解过程  23-24
    3-2-3 CFD 的控制方程  24-26
    3-2-4 三维稳态对流扩散通用离散方程的推导  26-29
    3-2-5 离散方程的解法  29-30
  §3-3 本章小结  30-31
第四章二次配电装置的温度场仿真  31-46
  §4-1 概述  31-32
  §4-2 系统级仿真  32-43
    4-2-1 问题描述  32-34
    4-2-2 仿真过程  34-42
    4-2-3 仿真结果的验证  42-43
  §4-3 部件级仿真  43-45
    4-3-1 Zoom-in 模型的建立  43-44
    4-3-2 仿真结果  44-45
  §4-4 本章小结  45-46
第五章二次配电装置的优化设计  46-59
  §5-1 肋片式散热器的优化设计  46-56
    5-1-1 影响散热器性能的参数  46-49
    5-1-2 肋片式散热器的优化  49-50
    5-1-3 采用正交统计法验证优化结果  50-53
    5-1-4 优化后的二次配电装置的温度场仿真  53-56
  §5-2 其它优化措施  56-58
  §5-3 本章小结  58-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  63

二次配电装置的温度场仿真及优化设计

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