水冷散熱的案例
基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
[2] 楊雄鵬,張磊,曹倫,等.IGBT用水冷板式散熱器的數值模擬[J].電子機械工程,2014(4):43-46.
[3] 丁杰,李江紅,陳燕平,等.流動狀態與熱源簡化方式對IGBT水冷板仿真結果的影響[J].機車電傳動,2011(5):21-25.
[4] 張程,張卓.IGBT大功率模塊水冷散熱系統的設計[J].自動化應用,2016(5):9-11,15.
[5] 苗苗,王碩,李雪冬.S形水道水冷板傳熱特性研究[J].鐵道機車與動車,2013(12):16-18,42.
[6] 王玉玨,杜雪濤.水冷式熱管散熱器在服務器中的應用研究[J].機械設計與制造,2015(5):39-42.
文章來源：設備管理與維修
展開 散熱蓋板的水冷散熱分析
圖1? 散熱系統
中心盤穩態散熱分析如下：
模型信息
材質屬性
模型參考
屬性
零部件
名稱:
7075-T6
模型類型:
線性彈性同向性
默認失敗準則:
最大 von Mises 應力
熱導率:
130 W/(m.K)
比熱:
960 J/(kg.K)
質量密度:
2,810 kg/m^3
SolidBody 1(凸臺-拉伸44)(M200水冷散熱蓋板-1)
曲線數據:N/A
名稱:
銅
模型類型:
線性彈性同向性
默認失敗準則:
最大 von Mises 應力
熱導率:
390 W/(m.K)
比熱:
390 J/(kg.K)
質量密度:
8,900 kg/m^3
SolidBody 1(掃描2)(水冷銅排管-1)
曲線數據:N/A
算例結果
名稱
類型
最小
最大
熱力1
TEMP: 溫度
2.930e+02Kelvin
節: 121775
3.024e+02Kelvin
節: 15256
水冷散熱分析-熱力 1-熱力-熱力1
展開 新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與熱仿真管理分析
針對上面所提到的有關電機電機水冷部分，我們開發了本程課，新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與ANSYS ICEPAK熱仿真課程，本教程以一款新能源汽車的15.5KW無刷FOC控制水冷電機的理論設計過程與散熱仿真過程為例，通過從設計參數的整理為基礎，講解根據電機的損耗參數去如何選取水冷管道的開口面積，依據水冷管道的開口，再結合電機的相關參數，通過理論方法設計整機的水冷管道的換熱系數與冷卻面積的匹配。再根據相關的計算結果參數進行整機的散熱設計，依據整機的傳導路徑熱阻等，通過迭代計算出整機的散熱面積，從而進行相關的結構設計與整機水冷系統的設計。
待電機設計完成，進行相關的校核，再利用ANSYSICEPAK進行整燈的熱仿真視頻教程，熱仿真視頻教程通將整機從CAD軟件的3D模型簡化開始，到通過WORKBENCK 導入到ICEPAK軟件內，在ICEPAK軟件內完成相關模型的物性設置，軟件仿真邊界的設計置等等......，一步步的充分講解了在ANSYS ICEPAK中對一款水冷電機產品從3D模型的前處理，再到如何將3D模型導入到ICEPAK中，再到在軟件中對模型的物性設置，到如何進行網格劃分及求解等全套操作流程。
本教程旨在通過本款新能源水冷電機的實例案例的操作，讓您能達到依據整機的相關性能參數進行水冷系統的選取以及整機水冷散熱部分的理論計算，整機冷卻系統與整機散熱系統的匹配計算，利用理論計算對電機整機散熱的設計，同時能夠熟練的運用ICEPAK，以用ICEPAK來完成對此類水冷電機產品的熱設計與ANSYS ICEPAK散熱仿真。
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展開 fluent 電機水冷散熱 ￥10
圖 19 殘差曲線圖 20 散熱效率及功率圖 21整體模型溫度圖 22 水道內部壓力圖 23 水道內部流速
歡迎土豪贊助。
新能源汽車電機的風冷和水冷有何區別？
新能源汽車的散熱單元主要有動力電池和驅動電機及電控系統。從傳統發動機散熱技術和新能源汽車散熱實際應用效果看，水冷和風冷是新能源汽車散熱最主要的兩種方式。
隨著國家政策的推動和人們環保意識的增強，新能源汽車的普及程度正在逐漸加深中。當然，這一情況也離不開新能源汽車技術的進步，其中一項就是新能源汽車散熱技術。
新能源汽車的散熱單元主要有動力電池和驅動電機及電控系統。從傳統發動機散熱技術和新能源汽車散熱實際應用效果看，水冷和風冷是新能源汽車散熱最主要的兩種方式。
電機作為純電動新能源汽車的驅動，可實現極低排放或零排放。純電動汽車在驅動與回收能量的工作過程中，電機的定子鐵芯、定子繞組在運動過程中都會產生損耗，這些損耗以熱量的形式向外發散，因此就需要有效的冷卻介質及冷卻方式來帶走熱量，保證電機在一個穩定的冷熱循環平衡的通風系統中安全可靠的運行。而電機冷卻系統設計的好壞，將直接影響電機的安全運行和使用壽命。
采用了風冷這種散熱方式的電機，自帶同軸風扇來形成內風路循環或外風路循環，通過風扇產生足夠的風量，以帶走電動機所產生的熱量。其介質為電機周圍的空氣，空氣直接送入電機內，吸收熱量后向周圍環境排除。風冷的特點是結構相對簡單，電機冷卻成本較低，但是散熱效果和效率都不太好，工作可靠性差，并且對天氣和環境的要求也比較高。
采用了水冷這種散熱方式的電機，會將冷卻液通過管道和通路引入定子或轉子空心導體內部，通過循環的冷卻液不斷的流動，帶走電機轉子和定子產生的熱量，達到對電機冷卻的目的。雖然水冷的成本比風冷略高，但它的冷卻效果卻比風冷更加顯著，而且散熱均勻、效率高，工作可靠性強，噪音也更小。只要保證了整個裝置能擁有良好的機械密封性，就可以在各種環境下使用。
展開 電機散熱系統的研究現狀與發展趨勢
液冷散熱系統，特別是直接油冷散熱系統具有較高的散熱效率，能夠解決高功率密度電機發熱嚴重的問題，在車用驅動電機散熱領域得到了廣泛應用。液冷散熱系統需要額外的冷卻系統裝置，在一定程度上降低了電機系統的可靠性，增加了系統成本。水冷散熱系統存在銹蝕、堵塞和滲漏等隱患，一旦發生泄漏將直接危及電機的安全，因此需要對水冷散熱系統的循環管路進行高可靠性的密封以確保電機系統運行的安全性與可靠性。相比于水介質，油介質具有絕緣特性好、介電常數高、凝固點低和沸點高等優勢，可以提高電機系統對外界環境的適應性，避免氣蝕、水垢等腐蝕危害。然而油介質的質量熱容和熱導率都遠小于水介質，因此間接油冷散熱系統的效率低于水冷散熱系統，而直接油冷散熱系統的冷卻油與電機發熱部件直接接觸，其散熱效率遠高于水冷散熱系統。
通過以上研究可以發現：高效化是電機散熱系統的長期發展趨勢；通過優化循環水道結構、調整水道截面形狀和增加擾流結構等方式可以在一定程度上提高水冷散熱系統的效率；在電機高發熱部件與機殼之間搭建額外熱路、縮短冷卻介質與電機關鍵發熱部件之間的傳熱路徑是提高水冷散熱系統效率的有效方案與新方向。
2.3 蒸發冷卻散熱系統
蒸發冷卻散熱系統利用低沸點冷卻介質的相變循環實現對電機的高效冷卻。當低沸點、高絕緣系數的冷卻介質與電機內的發熱部件接觸時，冷卻介質吸收大量的熱量并發生氣化，氣態的冷卻介質在冷凝器遇冷轉化為液態，利用冷卻介質的氣液相變循環實現電機的高效散熱。根據冷卻介質沸騰溫度的高低，可以將蒸發冷卻分為低溫制冷式蒸發冷卻和常溫制冷式蒸發冷卻；根據冷卻系統的結構可以將蒸發冷卻分為管內冷卻和浸沒式冷卻；還可以根據冷卻介質的循環系統是否采用驅動泵，將蒸發冷卻分為自循環蒸發冷卻和強迫循環蒸發冷卻兩大類。
展開 【干貨】新能源汽車電機風冷和水冷有何區別？
新能源汽車水冷散熱和風冷散熱對比：
散熱方式
優點
缺點
水冷
1.散熱均勻，散熱效率高，散熱效果好；
2.工作可靠性強；
3.耐候性好，受環境影響小；
4.噪音相對較小；
1.散熱系統結構較復雜，安全等級要求高；
2.成本高；
3.售后維護難度較大；
風冷
1.散熱系統結構簡單，零部件少，整體質量輕；
2.成本低；
3.售后維護難度較小；
1.散熱不均勻，散熱效率低，散熱效果不好；
2.工作可靠性差；
注：行業內電機主流散熱方式是水冷。
新能源汽車水冷散熱原理：
動力電池和驅動電機系統在設計時預留了水路管道。驅動電機工作時產生熱量，冷卻液經水套流動帶走熱量進入水箱散熱器。散熱器與電子風扇集成，電子風扇加速水箱散熱，使冷卻液降溫，達到驅動電機要求的正常工作溫度。經過散熱的冷卻液再次流經驅動電機，循環往復。
新能源汽車水冷散熱系統組成部分：
1、水箱散熱器，主要作用是冷卻進入芯片的冷卻液。從材質上，分為銅水箱和鋁水箱。從內部結構上，分為板翅式、管帶式、管片式。
2、電子風扇。不同發動機冷卻系統，新能源汽車冷卻風扇都是采用電子風扇散熱。不同的冷卻系統電子風扇不同。驛力科技ATS電機冷卻系統根據驅動電機的功率可以匹配一個風扇版本、兩個風扇版本。一般情況下，兩個電子風扇散熱量足以滿足市場上常見的所有純電動汽車。
展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
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。
新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
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。
集群也超頻--UltraLAB超頻仿真計算集群2020
cpu高主頻，在單核計算環節網格剖分和有限多核并行求解計算都非常出眾
2
F400
這是一款配備intel第9代至尊高頻處理器（18核@3.9GHz）的計算服務器，工業級水冷散熱系統
相對于RH390服務器，cpu高主頻和足夠的cpu核數兩者兼備，類似結構靜力仿真、流體仿真、電磁仿真等，在單核計算環節網格剖分和多核并行求解計算都非常出眾
UltraLAB HF390技術規格
No
關鍵項
技術規格
1
CPU
intel 10代高頻處理器
10核@4.8GHz(全核)/5.3GHz(單核)，20MB L3緩存
支持 intel SSE4.1、SSE4.2、AU X2指令集
2
散熱系統
工業級水冷散熱
3
內存
128GB DDR4 2933(最大,標配)
4
顯卡
Intel UHD630
5
系統盤
960GB 或1.92TB SSD
6
Pcie插槽
2個pcie 16x，1個pcie 4x（南橋）
7
平臺
4U機架式（Z490芯片組，650W）
8
網口
2個56G IB，1個1GeB
UltraLAB F400技術規格
No
關鍵項
技術規格
1
CPU
intel 9代至尊處理器
18核@3.9GHz(全核)/4.5GHz(單核)，24.75MB L3
支持 intel SSE4.1、SSE4.2、AU X2、AU X512指令集
FMA計算單元：2個
2
散熱系統
工業級水冷散熱
3
內存
256GB DDR4
展開 Twin-builder電池包 數字孿生最佳實踐
【培訓講師】 上海安世匯智流體專家
【培訓時間】 2023年7 月28日
【培訓費用】 3000元/人
【培訓等級】 高級
【培訓地點】 上海安世匯智公司，上海市浦東新區平家橋路36號晶耀前灘5號樓9樓
【培訓特色】
—— 精品小班課，資深工程師授課
—— 項目經驗豐富，精準匹配行業
—— 理論與上機結合，教學質量有保障
—— 真實案例教學，貼合企業實際需求
—— 設立分級課程，循序漸進培養仿真能力
—— 安世亞太官方培訓證書，豐富職業履歷
【培訓日程】
時間
具體內容
第一天
模塊01：Twin builder基本功能介紹
電路搭建功能介紹
Twin builder模型庫介紹
基本設置及其計算
后處理
練習01：基本電路系統創建仿真練習
模塊02：單電池/模組級電池模型創建介紹
Twin builder等效電路模型創建介紹
一維降階模型生成介紹
一維降解模型使用介紹
3D降階模型生成流程介紹
練習02: 基于Twin builder的單電池等效電路模型練習
練習03: 基于Twin builder的電池模組模型練習
模塊 03：電池Pack級模型創建
電池Pack一維建模方式介紹
電池 Pack水冷散熱模型創建介紹
電池 Pack水冷散熱模型降階方式介紹
電池Pack整體電化學-散熱一維耦合仿真介紹
練習04: 基于Twin builder的電池Pack散熱一維計算模型練習
【報名鏈接】
https://www.wenjuan.com/s/u6F3uaV/
（開課前一周截止報名）
【小貼士】
·
展開 
功率模塊雙面散熱介紹
因此在和散熱器組裝前，還需要在兩側兩層氮化硅絕緣層來實現電氣絕緣。
l 導熱硅脂：為了減小絕緣層帶來的界面熱阻，每片絕緣層的兩側都涂上了導熱硅脂。在早期設計中，電裝使用了多達24片，12層功率模塊，為了保證壓力均勻分布可以想象導熱硅脂的設計厚度不會薄。對于每個功率模塊，外側4層這么厚的導熱硅脂實際上在一定程度上抵消了雙面冷的帶來的低熱阻優勢。
3）Viper雙面水冷散熱：
封裝結構：
l 芯片：每個模塊只包含一組功率元件，包括一片IGBT和一片續流二極管，相當于一合一封裝。
l 電氣連接：為實現平面封裝，芯片兩側都采用常規的錫焊連接，包括柵極連接，沒有使用任何的綁定線，因此對模塊整體的可靠性有較大提升。
l 陶瓷基板：德爾福使用了相對少見的鋁基氮化鋁陶瓷基板。上層基板三層厚度為外層鋁 200微米，中間氮化鋁700微米，內層鋁350微米；下層基板三層厚度為外層鋁 200微米，中間氮化鋁700微米，內層鋁270微米。
l 填充料：鋁基氮化鋁陶瓷基板之間的空隙通過轉印模具注塑密封成型。
l 導熱硅脂：因為這款模塊為間接水冷，因此需要模塊兩側和散熱器之間使用導熱硅脂來減少界面熱阻。
展開 超低揮發分燃料應用于直接氣化熔融系統的Aspen Plus模擬
3.5水冷夾套散熱量對系統影響
加入蘭炭的燃燒顯熱為輸入系統的總熱量,由于加入蘭炭量不變,認為輸入系統的總熱量Q保持為41053kW,計算過程如下式：
如圖6,水冷夾套散熱量增加,合成氣中CO、H2O摩爾分數下降,H2、CO2摩爾分數增加,這是由于散熱增加導致水氣平衡反應正向移動所致,但是水冷夾套散熱量相比于其他因素對合成氣組成的影響有限。這是由于水冷夾套散熱對爐內溫度的影響是一個累積的過程,水冷夾套散熱量增加時每層溫度都有所下降,氣化劑由氣化爐底部進入并與原料逆流換熱,最后在上部排出合成氣。故越靠近氣化爐上部溫差越大,越靠近底部溫差越小。以水冷夾套換熱量占輸入系統總熱量的2%和8%時為例,底部高溫氣化熔融區第一層的Gibbs反應器出口氣體Gas1溫差為63℃,第二層Gibbs反應器出口氣體Gas1溫差約為104℃。而由于氣化劑與原料逆流換熱反應,故氣化劑從氣化爐底部進入后首先與高溫氣化熔融區的原料發生劇烈反應,此時處于高溫區且改變水冷夾套散熱量后溫差不大,故此時產氣的氣體組成差異很小。而經過底部的劇烈反應后剩余氣化劑中氧氣、水蒸氣的流量已顯著減少,逆流向上與熱解區、干燥區的原料反應時,即使由于水冷夾套換熱量增加使溫度下降導致氣化爐上層反應的產氣組分差異較大,此時的產氣占總合成氣的比例較少,因此最后氣化爐上部排出的合成氣組分差異較小。合成氣組分變化較小,也造成了產氣低位熱值變化不大。隨水冷壁散熱占輸入系統的總熱量的比例增加,低位熱值先由11.033MJ/m3降至11.021MJ/m3,后增至11.034MJ/m3。水冷夾套吸熱太多會導致余熱鍋爐無法將對應的蒸汽加熱至原有設計溫度（220℃）,故水冷夾套吸收熱量應小于輸入系統總熱量的4%。
展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板選型和設計
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。
重大福利：關注本人公眾號：新能源汽車熱管理仿真技術，回復1，免費提供starccm+基礎教程和意外驚喜。
展開 Koolance 散熱器在科學相機中的應用（二）
世界著名的科學相機制造商 Teledyne Photometrics 推薦使用 Koolance 生產的專業級
水冷散熱器進行散熱，適用的型號有：EX2-755、EX2-1055、EXT-440CU、EXC-900 等
（Koolance 中國經銷商網址：www.koolance.com.cn ）。
Koolance Inc.公司 2000 年成立于美國，是一家獲得 ISO 9001 質量管理體系和 ISO
14001 環境管理體系雙認證的“液冷”散熱產品專業制造商，專為科學相機、工業相機等專
業設備量提供散熱方案，能充分滿足各種相機的制冷要求，并且操作簡單、方便可靠，是科
研工作者的得力助手、助攻神器！
相機與水冷散熱設備連接示意圖：
下面以 Koolance EXT-440CU 配合 TELEDYNE Photomettircs Prime 95B 相機使用為
例，詳細講解一下怎么進行連接：
Koolance EXT-440CU 是一套緊湊型的液體冷卻系統，其冷卻功率達到 400W
(1365BTU / hr)，ΔT=25°C 液體-環境溫度差@ 4.5LPM。專門用于對相機的 CCD 芯片進行
降溫、降噪，是 CCD 探測器的重要組成部分，特別適用于：干涉儀、微弱信號 CCD 探測器
等科學相機。只需添加水管、接頭和冷卻液，然后連接到科學相機的進水口和出水口上即可。
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