水冷散热设计.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGlNEER水冷散热设计刘卫刚·，赵冬竹1，韩婵2，雷星·(1．陕西黄河集团有限公司，西安710043；2．西安建筑科技大学华清学院，西安710043)摘要：文中针对莱有源相控阵天线中T／R组件和遣．源组件散热条件差的特点，采用CAD软件建立散热模型，运用FLOEFD热设计软件对这些器件进行了水冷散热分析，分析结果满足了设计要求。这大大缩短了设计周期，降低了研制成本。关键词：水冷散热；热设计：冷板中图分类号：TN82；TN830。5文献标志码：B文章编号：1002—2333(2017)02—0063—02WaterCoolingDesignLIUWeigan

2、91，ZHAODongzhul，HANChan2,LEIXin91(1．ShaanxiHuangheGroupCo．，Ltd．，Xi’an710043，China；2．Xi’anUniversityofArchitectureandTechnologyHuaqingCollege，Xi’a11710043，China)Abstract：AccordingtOthepoorheatdissipationconditionofT／Rmoduleandpowerinactivephasedarrayantenna，CADsoftwareisusedtoestablishthermalmodel，F

3、LOEFDsoftwareisusedinwater—coolingthermalanalysisofthosecomponents．Thedesignrequirementisrealized．Thishasshortenedthedesigncyclegreatlyandreducedenormouslydevelopingcost．KeyWords：watercooling；thermaldesign；cold—plate0引言在有源相控阵天线中安装有大量的密集度很高的组件，由于效率低，组件工作会产生大量的热损耗，这将使组件自身的温度急剧上升，过高的温度会影响组件的工作性能和使用寿命，

4、严重时可能对组件造成损毁，因此，热设计在有源相控阵天线中是一个非常重要的问题。目前常用的散热冷却方式有风冷和液冷。风冷㈣的优点是设计简单，但冷却能力弱，对于发热量大的器件难以达到要求。液冷系统M的换热介质比热大，能快速达到散热目的。因此，在结构尺寸允许的情况下，液冷将是当前高功率组件的优选冷却方式。本文主要介绍运用FLOEFD软件对天线中T／R组件和电源组件进行水冷散热设计。1热设计模型运用CAD软件建立散热分析的三维模型，该散热模型主要由三块水冷冷板、进水管、出水管组成。其中有两块冷板用于T／R组件散热，一块冷板用于电源组件散热，结构见图1。冷却水从进水口流入主管道分三路分别流入三块冷板，

5、再通过出水口主管道流出。析确定进出水口管径，冷板水道截面尺寸，流量等，从而使散热器件表面温度不超过许用值的情况下达到良好的一致性。2。J技术要求单个T／R组件的微波脉冲输出功率60W，T／R组件共48个，总微波脉冲输出功率2880W，效率为17％，发射占空}：L25％；T／R组件最大允许工作温度75oC；环境温度一40～+50℃。2．2耗散功率单个T／R组件的热功率为：60+17％x83％x25％一73(W)；总的T／R组件热功率为：P=48x73—3500(w)；电源组件的总热功率约为700W。27水冷计算流量公式为Q。=P／(q。P’At)。(1)式中：P为总的耗散功率；C，为水的比热；

6、P为水的密度；At为进出口的温度差，℃。设P1，Q。，D。分别为T／R2N件其中一块冷板上的散热功率、冷板中液体的体积流量和进出水口管径d,艮P2，Q：，D：，D主管道分别为电源组件冷板上的散热功率、冷板中液体的体积流量、进出水口管径、进出水主管道管径；由流量公式(1)可得：Q1=Pl／(Cp’P‘At)=1．75kJ／s+[4．2kJ／(kg‘。C)xl000k咖韬译1．38×10。4m3／s，(2)Q2=P2／(CP‘p‘At)=0．7kJ／s+[4．2kJ／(kg。℃)。1000kg／m3x3。C]：o．6×104m3／s，Q=2Ql+Qz=3．36xlO-4m3]s,Dj=l128＼

7、卢~12V刨1mm,D2=1128＼／导⋯哦盱m8俘钏mm。口，取1．4m／s，"取1．3m／s。3水冷仿真分析单个冷板截面为双路S形结构。冷板的双侧固定T／R网址：www．jxgcscorn电邮．hrbengineer@163com2017年第2期l63机械工程师MECHANICALENGINEER组件和电源组件，天线冷板水路系统为并联水路的结构形式。上下两块冷板用于T／R组件散热，中间一块冷板用于电源组件