瞬态相变储热装置设计

发布时间：2017-04-15 01:13

  本文关键词：瞬态相变储热装置设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于航天航空领域一次性高速飞行器的电子设备,由于飞行器平台高速、高温、封闭性的环境条件限制,常规散热方法通常无法使用。近年随着高速飞行器的发展,平台环境条件愈加恶劣;同时各类微波/毫米波电子元件向高度集成化和微小化方向发展,单位面积热功率不断提升,工程应用对于新型热控手段的需求更加迫切。相变储热技术利用相变材料的高潜热来吸收电子器件工作时散发的热量,具有吸热能力强,相变过程中温度恒定的特点,是目前适合解决高速飞行器的瞬态热控问题的手段之一。本课题对用于高速飞行器电子设备热控的相变储热装置进行了研究。在对典型产品尺寸进行统计分析基础上,对相变储热装置的整套设计技术进行了研究,包括选材、设计、优化、仿真和测试技术。研究以工程应用为主要目标,所有研究结论都可以直接应用于相变储热装置的工程设计中。通过对相变材料的研究和改进,获得了三种石墨基石蜡相变材料,分别为:74#相变材料,91#相变材料,94#相变材料,这三种材料均具有较高的相变潜热和相变精度;通过对相变材料数学模型及在热仿真软件中实现方法的研究,确定等效比热法模型的建立方法,以及在仿真软件中的参数设置原则和实现方法;提出了一种结合人、机优点,简单易行的辅助优化方法;完成了多种相变储热装置试验件的对比测试,得出了多种储热装置性能变化趋势,分析并验证了强化导热肋片形式、型腔深度等因素对相变储热装置性能的影响,提出了提高相变储热装置重复使用性能的方法;提出了相变储热装置的结构设计步骤和方法,总结设计计算公式和设计流程图,按照本课题的步骤,可以满足工程设计相变储热装置的需求;试验了一种相变材料的热填充工艺方法,对相变材料和腔体整体加热后填充,可以保证填装质量,提高相变储热装置的重复使用性能。通过本课题的研究,基本掌握了一整套适用于工程应用的相变储热装置设计和制造方法,能够满足目前的工程需求。可望用于解决多个领域产品的瞬态温控需求,提高产品的环境适应性和可靠性。
【关键词】：相变储热装置 等效比热法 设计流程 热填充工艺
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243;TB34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 研究目标及研究内容14-15
• 1.3.1 研究目标14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 1.4 技术路线15-18
• 第二章 材料的选择与改进18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 适于本课题的相变材料性能标准18-19
• 2.3 现有相变材料的种类及研究情况19-23
• 2.4 基础相变材料的选用23-25
• 2.5 相变材料性能改进25-26
• 2.6 改进相变材料性能测试26-31
• 2.7 本章小节31-32
• 第三章 试验储热装置基本尺寸确定和结构设计32-43
• 3.1 试验储热装置典型尺寸确定32-34
• 3.2 试验储热装置的结构设计34-42
• 3.2.1 储热装置设计步骤和本项目特殊考虑34-38
• 3.2.2 基本试验装置结构38-40
• 3.2.3 用于验证装置总厚度及肋片疏密对试验装置影响的设计40-42
• 3.3 本章小节42-43
• 第四章 仿真方法研究43-61
• 4.1 相变材料理论模型建立43-46
• 4.1.1 基本建模方法选择43-44
• 4.1.2 对于微观流动问题的处理44
• 4.1.3 相变材料的理论模型44-46
• 4.2 仿真软件选择及模型实现46-49
• 4.2.1 Flotherm软件中模型的实现46-47
• 4.2.2 Icepak软件中模型的实现47
• 4.2.3 Flo EFD软件中模型实现47-48
• 4.2.4 Fluent软件中模型实现48-49
• 4.3 对三种基本型相变储热装置的仿真分析49-53
• 4.4 储热器肋片优化设计仿真方法53-60
• 4.4.1 优化分析方法选择及人工前处理53-55
• 4.4.2 举例说明仿真优化过程55-59
• 4.4.3 本课题数值优化方法的局限性59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 储热装置的性能测试及分析61-75
• 5.1 测试方案和测试设备61-63
• 5.2 对三种基本型相变储热装置的测试结果及分析63-67
• 5.3 肋片结构对性能影响对比测试和分析67-69
• 5.4 腔体深度影响对比试验和分析69-70
• 5.5 重复性性能测试和改进70-74
• 5.6 本章小结74-75
• 第六章 相变储热装置的工艺与结构设计研究总结75-79
• 6.1 相变材料填充工艺方法研究75-77
• 6.1.1 相变材料填压工装75-76
• 6.1.2 填装方法研究76-77
• 6.1.3 填压中可能出现的意外及应对措施77
• 6.2 相变储热装置的结构设计方法步骤77-78
• 6.3 储热装置的可更换性设计78
• 6.4 本章小结78-79
• 第七章 结论79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85

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本文编号：307271