电子元器件相变热控的数值传热研究

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电子元件的热控一直是制约电子业发展的主要瓶颈之一,因而成为国内外研究的热点。相变温控因具有结构紧凑、性能可靠、经济节能等优点而逐渐成为电子热控新的研究热点。本文主要对相变热控系统的相变传热过程进行了数值模拟研究。国内外对相变传热的实验研究很多,数值研究较少,且研究中大都忽略了一些关键的因素,如在数值计算中,忽略液相的自然对流、忽略相变材料随温度的膨胀和收缩等因素,这些条件的忽略造成了与实验值很大误差。本文研究中考虑了相变过程的实际情况,如膨胀收缩、密度随温度变化、自然对流等影响因素,希望能对电子元件相变热控装置的开发和设计研究工作提供一定的参考依据。本文研究内容主要有以下几点:1)建立了相变热控系统的物理数学模型,并对模型进行了简化和验证。2)验证了计算模型和计算方法的正确性;检验了网格划分对计算的影响。3)通过计算分别分析了翅片对热控系统的影响,自然对流对系统相变过程的影响,周边环境温度对系统相变过程的影响,相变材料物性对系统相变过程的影响。4)研究了热控系统结构对相变过程的影响,这其中包括翅片高度、翅片间距、翅片厚度以及相变材料填充量等影响因素,并在此基础上进行了量纲分析,得到了相变过程随系统结构变化的基本规律。
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