高空光学遥感器CCD相变散热器的优化研究.pdf

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1、第31卷第1期计算机仿真2014年1月文章编号：1006—9348(2014)01—0243—05高空光学遥感器CCD相变散热器的优化研究张捷，吴清文，郭亮，杨化彬(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：某型高空光学遥感器上的大功率、转动式CCD组件的肋片式相变散热器，导热肋安排不合理使得相变材料利用率低，散热效果差。为解决上述问题，对散热器建立了温度场的数学模型，并利用有限元软件提供的方法，以较低温度水平、较小的温升速度、较长的可

2、工作时间为目标，对导热肋的结构体积分布情况进行了优化，达到了较好的优化效果。结果表明，CCD组件连续工作2h，相对优化前的散热器，优化后的散热器使得CCD组件的温度水平降低了9％，最大温升速度降低了25％，维持在可工作温度范围内的时间从158min提高到了160min。关键词：大功率；相变散热；导热肋；优化中图分类号：TB333文献标识码：BOptimizationofHeatSinkwithPhaseChangeMaterialsforCCDAssemblyofHigh-AltitudeOptical

3、SensorZHANGJie，WUQing—wen，GUOLiang，YANGHua—bin'(1．ChangehunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，ChangchunJilin130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)ABSTRACT：Aheatsinkwithphasechangematerials

4、andthermalenhancingfinshasabadperformanceincoolinghighpower，spinningCCDassembliesofahigh-altitudeopticalremotesensor，whichisaresultofunreasonablether—malenhancingfinsandthefollowinglowmeltfractionofphasechangematerials．First，thepaperhasgiventhemath—emati

5、cmodeloftheheatsink’Stemperaturefield．Then，withthefiniteelementmethod，itoptimizedthefins’vol·umefractionandarrangementforlowertemperaturesmallerrateoftemperatureriseandlongerworkingduration，andobtainedanidealresult．Itshowsthat，withtheoptimizedheatsinkins

6、teadoftheoriginalone，theCCDassembly’Stemperaturehasdecreasedby9％，therateoftemperaturerisereducedby25％，andthedurationthattheCCDas—semblycankeepworkinghasprolongedfrom158minto160min．KEYWORDS：High-power；Heatsinkwithphasechangematerials；Thermalenhancingfins；

7、Optimizatio1引言方法是在相变材料中加入金属、陶瓷和热解石墨等导热系数近年来CCD组件热流密度和发热量不断增大，高空中高的填料，填料通常的结构形式有粉末、纤维、肋片、蜂窝以空气稀薄，且遥感器外部会受到空气动力学的加热，传统的及泡沫结构J。由于工艺性和稳定性的问题，目前常用的是对流散热方式已不能满足热控需求。相变散热器利用石蜡肋片式相变散热器。前人的研究发现，肋片的体积分数、分有机相变材料熔化过程中吸收大量潜热而温度维持在相变布情况对相变散热器性能有较大影响，合理的导热肋能获得点的特性，很好地解

8、决了这个问题。中科院长春光机所的李更好的散热性能。延伟等就利用相变材料对某高空光学遥感器的CCD组件进在相变散热器的结构优化方面，国外已经做过很多研行了热控，并获得了很好的效果⋯。究。C．Balaji等发现肋片形状对相变热沉温控性能的作用，随着热载荷增大，相变材料的用量增多，其极低的导热并发现通过对肋片角度、形状的优化可以缩短相变和冷凝过率(如铝合金的导热率为120W·(m·K)～，而石蜡类有机程的时间J。对电动车电池的热控，M．Y．Ram