水冷散熱器
關注創建者：yxp0710 創建時間：2020-08-24
水冷散熱器的視頻教程
轉子旋轉的周期性模型-水冷電機散熱仿真
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STAR CCM+官方案例視頻教程系列之II熱傳遞和輻射_04雙流體熱交換器：汽車散熱器 涉及主要知識點： 1）雙流體熱交換器； 2）切割體網格定位。
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水冷散熱器的實例教程
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 1、Prim95B 的背面設有水冷專用接口（出水口 OUT/進水口 IN）：
2、Koolance EXT-440CU 散熱器：
3、EXT-440CU 散熱器的背面也標有進水口 Inlet 和出水口 Outlet, 連接方式如下：
(1) 把 Koolance EXT-440CU 的出水管(Coolant Outlet)連接到 Prime95B 的進水口（IN）；
(2) 把 Koolance EXT-440CU 的進水管(Coolant Inlet)連接到 Prime95B 的出水口（OUT）。
4、Koolance EXT-440CU 散熱器的詳細配置及規格：
（1）散熱風扇：根據溫度自動調速，也可選用手動調速（共有 10 個檔位可選）。
（2）水泵：手動調速，共 10 個檔位可選，最高流量 4.5LPM（1.2GPM）。
（3）警報：可根據機器自帶的 3 個溫度傳感器設置聲音警報。
（4）繼電器：可根據溫度設定繼電器的觸發。
（5）電源輸入：12VDC（通過計算機 Molex 插頭），或 110 / 220VAC（需另加單獨的變壓器）。
（6）儲水箱容量：157 毫升（5.3 盎司）
（7）機器背面接頭的螺牙類型：G 1/4 BSPP 螺牙。
展開 2.熱性能測試
冷卻性能測試；
加熱性能測試
形式測試：
低溫密封性試驗
壓降測試
爆破試驗
靜壓強度
耐高溫試驗
耐低溫試驗
壓力交變試驗
鹽霧試驗
帶載振動試驗
內部腐蝕性試驗
進回水接頭拉拔力測試
水冷散熱器的設計原則
1基材的選擇：盡量避免一個系統中有兩種電極電位差較大的金屬，減少電化學腐蝕。
2冷板種類選擇:基于液冷系統的結構和是否承載重去選擇
3 流量的確定：由于水冷的系統比較龐大，一般不會對整個系統做仿真分析，而是先設定水冷散熱器流量，再根據對應的系統流動阻力匹配水泵。總熱量和工質的物性參數確定后，流量和溫升成反比
若溫升較高，則水冷系統的換熱器（冷卻水用）需要設計的比較大；若溫升過低，則需要選用比較大的水泵。因此溫升過高或過低都會引起成本的增加。基于經濟性考慮，常常有個經濟型溫升范圍，也就同步確定了散熱器的流量。
4.水冷流道截面的設計
經理論推導，對流熱阻與截面的水力直徑成正相關的關系。
也就是說，其他條件相當，水力直徑越大，對流熱阻越大。我們知道，水力直徑D=4A/X，其中A為流道截面積，X為流道截面周長，也就是說，截面積相等的條件下，周長越大，水力直徑越小，對流熱阻越小。
4.流速的限制
基于一份基礎研究報告，流速超過一定限值，工質會破壞金屬壁面的氧化保護膜，造成沖蝕。不同的金屬，限值不同，鋁材最好低于2m/s。因此，限定了流量之后，流道總的截面積也基本限定了。
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展開 1
模塊單面水冷技術
模塊雙面壓接在水冷散熱器兩側，通過在水冷散熱器兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊將熱量帶走。
特點：
結構緊湊；
模塊成本低；
體積非常小；
冷板利用率高。
圖5 逆變器結構爆炸圖
2
雙層水冷技術
模塊雙面壓接間接水冷散熱器，通過在模塊兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊兩側將熱量帶走。
展開 散熱器的設計和開發，我們最關系的是兩個核心指標，一個是熱阻，一個流阻。如何平衡兩者的關系是設計的重點，具體需要根據實際設計情況而定，一般情況下，熱阻最小的散熱器，流阻往往最大。比如在熱余量很大的情況下要求流阻最小，這個時候可以適量地犧牲增大熱阻指標等。
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汽車零部件制造業中的細分領域——汽車熱管理系統，是保障車輛動力系統、電池組（新能源車）及座艙環境溫度穩定的關鍵部件，直接影響車輛性能、能效和安全性。隨著汽車行業向電動化、智能化轉型，熱管理系統的技術復雜性和市場需求持續提升。
在汽車電動化與智能化轉型的洪流中，熱管理系統作為動力電池、電驅系統及智能座艙的溫度守護者，其性能直接關乎車輛安全、能效與壽命。隨著800V高壓平臺
散熱蓋板的水冷散熱分析11個月前
耐高低溫設計
我公司提供的系留無人機系統的工作溫度為：-40℃～＋55℃。設計方案和實驗報告如下。
考慮到系統的散熱性能，系統的系留電源散熱片采用針狀鰭片散熱設計，配合高轉速風扇強迫風冷散熱，具有較輕及體積小的優點，同時也有較高的體積效率，更重要的是具有等方向性。
散熱片由鋁合金板切割而成，表面經過陽極處理，可增加熱輻射性能從而提高散熱片散熱效能。
相對下吹式散熱設計，側吹的散熱片由于氣流可吹過鰭片
近年來，新能源電動車的銷量呈現出快速增長的態勢。據統計，2024 年1-10月中國新能源汽車銷量達728萬輛，同比增長37.8%。
電機控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅動式功率半導體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產生大量熱量，一旦溫度超出規定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴重情況下甚至會造成器件的永久性損壞，
<p><strong>一、背景介紹</strong></p><p><br></p><p>隨著電子行業的迅猛發展，電子設備的功能日趨復雜且集成度顯著提升，散熱問題作為制約設備性能、可靠性及使用壽命的關鍵因素日益凸顯。為此，業界對更精確、高效的散熱分析工具的需求愈發迫切，以期滿足不斷升級的電子設計挑戰。</p><p>計算能力的飛躍、數值算法的持續優化以及多物理場耦合技術的突破性進展，共同為新一代電子散熱軟件的開發鋪設了堅實的技術基石
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Koolance 散熱器在電動汽車中的應用（三）
上兩講我們說到優秀的電池管理系統(BMS)和熱管理系統(BTMS)對電動汽
車的重要性。那么，電池發展的未來會是怎么樣呢？中國能不能在電動汽車這
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電池當前有 2 個主流設計方向：
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