泵驱动两相流动换热系统的动态仿真研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 伴随着电子技术的高速发展，电子器件趋于高功率、高集成度方向发展，这 对电子器件的散热与冷却提出了新要求，传统采用风冷、水冷等常规主/被动散热 冷却方式已无法满足电子器件的散热需求，因此亟待采取新的散热冷却方式对其 进行高效、高可靠热管理。 由于相变散热以其工质相变气化潜热比单相显热大得多，同时生成的气液两 相混合物具有温度波动小等系列优点，被业界广泛认为是下一代高功率电子元器 件散热解决方案的发展方向。本文在 Matlab 平台上建立起泵驱动两相流动散热系 统的 Simulink 仿真分析模型，在此基础上对影响高功率元器件散热冷却性能的循 环工质流量、冷却介质温度、蒸发器台面温度不均匀等参数进行了详细分析。此 外，考虑到泵驱动两相流动散热系统由于蒸发器入口工质液体具有较大过冷度， 将会对蒸发器台面温度均匀性要求较高的大功率电子元器件散热造成不利影响， 本文在常规泵驱动两相流动闭式换热系统的基础上，添加了能有效降低蒸发器入 口循环工质过冷度的射流泵混合装置，在相同条件下对添加射流泵混合装置与否 的泵驱动两相流动散热系统建立了 Simulink 仿真模型，对其分别进行求解并详细 对比分析，获得了有益于该系统在工程实践应用中的建设性意见或建议。 通过本文对泵驱动两相流动散热系统的数值模拟，并结合系统中对添加射流 泵混合装置对散热系统性能影响的对比分析，可以获得如下结论： ①在相同条件下，本文所建立的泵驱两相流动散热系统数值分析结果与实验 结果基本吻合，验证了本文所讨论的泵驱动两相流动换热系统分析模型的正确性 和可靠性； ②在给定热负荷条件下，本文所建立的泵驱动两相流动散热数值模拟系统可 以顺利启动并稳定运行，在整个启动过程中，蒸发器台面没有温度波动现象发生； ③通过对影响散热系统关键参数的数值模拟分析，发现蒸发器热负荷和冷凝 器冷源温度对整个换热系统的运行温度有较大影响，然而循环工质流量对系统运 行温度的影响较小； ④通过对添加射流泵混合装置前后对换热系统性能的对比分析，发现添加射 流泵混合装置后，其散热系统蒸发器入口处循环工质的过冷度可以得到显著降低， 使得蒸发器台面上的温度不均匀性得到有效改善。 关键词：泵驱动两相回路；射流泵；相变传热；Matlab/Simulink ；系统仿真 I 英文摘要 Abstract With the rapid development of electronic technology, electronic devices tend to develop in the direction of high power and high integration. This puts new demands on the heat dissipation and cooling of electronic devices. Traditionally, conventional air-cooling, water-cooling and other conventional active/passive cooling methods cannot be used. To meet the heat dissipation requirements of electronic devices, it is urgent to adopt a new cooling and cooling method for efficient and reliable thermal management. Due to the phase change heat dissipation, the latent heat of vaporization is much