金属泡沫填充式电子器件散热器换热特性实验分析

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1、论文题目：金属泡沫填充式电子器件散热器换热特性实验研究专业：安全技术及工程硕士生：秦江涛（签名）指导教师：赵建会（签名）摘要随着工业装备技术和航空航天科技的迅猛发展，高性能工程材料的设计与制备变得更为重要。开孔金属泡沫作为超轻多孔金属材料的一种，因其密度小，比表面积大，骨架结构部分热传导系数高，并具有较好的冷媒介质流动性能，经常被用作航空设备中的紧凑型热交换器和大功率电子设备的散热装置中。集成化、小型化和功率密度不断增加是电子设备发展的趋势，然而散热问题成为制约其发展的主要瓶颈之一。合理优化设计电子设备的散热装置，改善电子设备内部流场，从而有效的

2、降低关键元器件的温度，提高电子设备的稳定性和使用寿命，成为电子设备设计人员广泛关注的课题。本文设计并搭建了用于电子器件散热的金属泡沫填充式散热器性能实验研究系统，对空气流过金属泡沫散热器的对流换热进行了实验研究，所研究的金属泡沫为孔隙率为30ppi的泡沫铜、30ppi泡沫铜镍和70ppi的泡沫镍。研究了相同孔隙率下；不同空气流速、不同孔密度金属泡沫填充式电子散热器件的散热性能。研究结果表明：随着流速的增大，空气流经金属泡沫填充式电子散热器件的对流换热能力增大，在摩擦阻力增大的同时平均对流换热系数也增大，而功率对对流换热强度的影响很小；70ppi金

3、属泡沫镍填充的电子散热器件因其具有较大的比表面积，因而散热性能瞬态散热效果优于30ppi金属泡沫镍和30ppi金属泡沫铜镍填充电子散热器件；在给定的流速下，由于30ppi金属铜和30ppi铜镍的孔径的阻力降远远小于70ppi金属泡沫镍；在同样阻力降的条件下，70ppi金属泡沫填充式散热器的散热性能不如30ppi金属泡沫散热器；且30ppi金属泡沫铜的导热性能优于30ppi金属泡沫铜镍；经对比分析，30ppi金属泡沫铜填充式电子散热器件的综合换热性能最好。关键词：金属泡沫；实验研究；电子散热器件；换热特性研究类型：应用研究Subject:Exper

4、imentalResearchofHeatTransferCharacteristicsMetalFoam-filledRadiator-typeElectronicDevicesSpecialty:SafetyTechnologyandEngineeringName:QinJiangtao（Signature）Instructor:ZhaoJianhui（Signature）ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofindustrialequipmentandaerospacetechnology，designandpr

5、eparationofhigh-performanceengineeringmaterialsbecomemoreimportant.AsanewkindofUltra-lightCellularMaterials,metalfoamcanbeusedincompactheatexchangersforairborneequipments,heatsinksforpowerelectronicsinthethermalmanagementduetoitspredominateperformance，suchaslow-density,larges

6、urfaceareainalimitedvolume，highthermalconductivityofthecelledgesandtheabilitytomixthecoolingfluidbypromotingeddies.Asthedevelopmentoftheelectronicequipmenttowardintegrationandminiaturizationandtheincreasingofthepowerdensity,thermalmanagementbecomesoneofleadingproblemsthatlimi

7、tthedevelopmentoftheelectronicequipment.Itisdesiredtodevelopelectronicequipmentswithabetterthermalstructureandinternalflowfieldwhichcanimprovetheheatdissipationcapability，reducetheimportantcomponent’temperatureandincreasethestabilityandlife.Thispaperdesignsandbuiltametalfoamu

8、sedinelectroniccoolingradiatorperformancetestresearchsystems,theairf