[发明专利]一种用于型材散热器的传热校核方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于型材散热器的传热校核方法和系统。方法包括以下步骤：将型材散热器在深度方向离散成多个散热单元；建立每个散热单元对应的仿真模型以及型材散热器对应的传热校核模型；输入每个散热单元的热边界，并根据传热学原理对每个散热单元的温度场和周围流场进行数值模拟计算，生成被散热体的温度场，并输出温度计算结果。本发明不仅考虑了型材散热器深度方向的温度变化，计算精度高；而且把型材散热器离散成多个散热单元后，可按实际工况精准施加集中式热源或者分布式热源，因此热边界输入适应性宽，同时物理过程明确，计算快速，易于企业、工厂的工程师实施。

【技术领域】

本发明涉及散热器领域，尤其涉及一种用于型材散热器的传热校核方法和系统。

【背景技术】

半导体器件的基本结构是PN结，而PN结的性能与温度密切相关，为了保证器件正常工作，必须规定最高结温以及最高结温对应的散热功率，即器件允许的最大散热功率。器件正常工作时不能超过最高结温和最大散热功率，否则器件的特性与参数将要发生变化，甚至因为电极或半导体层的熔化而将永久失效。但是电力电子器件在传递和处理电能的同时，也要通过电-热转换消耗一部分电能。为了保持器件的正常工作，由消耗电能转换而成的热量必须及时传出器件并有效的散发到环境中。

随着5G通信时代的来临，半导体元器件体积不断缩小，发热功率密度越来越大，上述散热问题已经成为亟需解决的问题。同时，半导体元器件的散热器只能安装在有限的空间，且散热器涉及变量众多，比如基底厚度、翅片厚度、翅片间距和翅片高度等等，因此散热器在产品设计过程中，需要一种快速实用的传热校核计算方法，来校核这些变量取值是否能满足散热的要求。现有传热校核方法包括实验测试方法和三维校核计算方法，实验测试作为项目的必经环节，一般是已经设计打样出来实物后才能进行。但是在产品设计的初期，设计值首先要进行合理的计算，或者先核算设计值的是否合理，比如需要的传热面积、过流截面积等，实验与样品修改反反复复，仅仅依靠实验测试会影响项目进度。而三维校核计算方法在数值计算方面得到越来越广泛的应用。它首先需要对模型进行处理，包括模型简化、网格化分、边界条件的定义，然后提交求解器求解，最后处理提取计算结果并显示。此方法对简单或者中等规模的模型较易实现，但是对于复杂模型，不仅计算量大且计算周期长、难以抓住影响传热的主要矛盾，而且也需要大量时间与技巧进行高质量的网格化分。

【发明内容】

本发明提供了一种用于型材散热器的传热校核方法和系统，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于型材散热器的传热校核方法，包括以下步骤：

步骤1，将型材散热器在深度方向离散成多个散热单元；

步骤2，建立每个散热单元对应的仿真模型以及所述型材散热器对应的传热校核模型，所述传热校核模型包括热流输入模块、温度输出模块和所有散热单元分别对应的仿真模型；

步骤3，通过所述热流输入模块输入每个散热单元的热边界，并根据传热学原理对每个散热单元的温度场和周围流场进行数值模拟计算，生成被散热体的温度场，并通过所述温度输出模块输出温度计算结果。

在一个优选实施方式中，所述将型材散热器在深度方向离散成多个散热单元具体为：根据型材散热器在深度方向的温度变化或者毕渥数将所述型材散热器离散为3-6个散热单元。

在一个优选实施方式中，每个散热单元对应的仿真模型均包括相连接的翅片壁面换热元件和质量热容元件，且相邻两个散热单元的质量热容元件通过导热元件连接；同时每个散热单元的翅片壁面换热元件依次连接，且靠近入口处的最前端散热单元的翅片壁面换热元件经质量流量到质量通量变换元件连接湿空气元件，靠近出口处的最末端散热单元的翅片壁面换热元件连接质量通量到质量流量变换元件，且靠近所述质量通量到质量流量变换元件处设置用于检测出口湿空气温度的温度传感器。