采用CFD方法对液氮冷却结构进行流体和热分析

摘要：

低温应用的大功率器件需要设计高冷却效率的液冷室结构.采用计算流体动力学(CFD)方法模拟了以液氮-氮气两相流为制冷剂的空腔结构、微通道结构和扰流柱结构的流动与传热过程.结果表明,相比于空腔结构和微槽道结构,扰流柱结构具有较好的换热能力.圆形扰流柱易发展45.方向支流,而方形扰流柱结构有利于垂直方向流速均匀化.相较于平行排布,扰流柱交错排列时圆形和方形扰流柱结构中流速分布更为均匀.对比对流换热系数发现,交错排布优于平行排布,方形扰流柱优于圆形扰流柱.换热效果最好的结构为交错排布的2 mm方形扰流柱,对流换热系数为4223 W/(m2·K),较空腔结构提高125.83％.采用上述结构进行测试验证,在107.6W加热功率工况下冷头测温点温度与相同功率下仿真结果有较好的对应性.

关键词：大功率器件、扰流柱、两相流、对流换热系数

所属期刊栏目：51

分类号：TN216(光电子技术、激光技术)

资助基金：中国科学院重点部署项目;中国科学院青年创新促进会项目

在线出版日期：2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：76-84