机载机箱液冷与风冷技术的散热性能对比研究_赵波

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1、研究与分析2015年第6期(第28卷，总第140期)·机械研究与应用·doi:10．16576/j．cnki．1007－4414．2015．06．004*机载机箱液冷与风冷技术的散热性能对比研究赵波(中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033)摘要:随着机载机箱内部的热密度越来越高以及安装空间的有限性，对机箱的散热性能和外形尺寸也提出了更高的要求。首先分析了强迫风冷的散热方式，其次运用Flotherm软件对液冷机箱的散热性能进行了仿真验证，结果表明液冷机箱能更好地满足高热流密度的散热要求和结构外形要求。关键词:液冷机箱;热设计;强迫风冷中图分类号:V243．2文献标志码:

2、A文章编号:1007－4414(2015)06－0010－02ComparativeStudyonHeatDissipationPerformanceofLiquidCoolingandAirCoolingTechnologyofAirborneChassisZHAOBo(No．36ＲesearchInstituteofCETC，JiaxingZhejiang314033，China)Abstract:Withheatdensityinsidetheairbornecabinetrapidlyimproveshigherandhigher，andconsideringthelimite

3、dinstal-lationspace，weproposehigherrequesttotheheatdissipationandtheboundarydimensionofcabinet．Inthispaper，wefirstlyintroducetheheatdissipationpatternofforced－aircooling，andthenusethesoftwareFLOTHEＲMtoconductsimulationveri-ficationontheheatdissipationperformanceoftheliquid－cooledchassis．Theresul

4、tsshowthatliquid－cooledchassiscanbet-tersatisfiesrequirementsonaspectsoftheheatdissipationandthestructureappearanceofhighheatingfluxdensity．Keywords:liquid－cooledchassis;thermaldesign;forcedaircooling0引言1强迫风冷分析随着电子技术的发展，高功耗电子器件的增多，如图1所示为机箱内部模块结构布局形式，由3且目前机箱基本都采用标准模块，热流密度大，散热种共6个模块组成，包括了电源模块。机箱的工

5、作温空间小，随之带来的问题就是对电子设备的散热性能度为－55℃～+70℃。各模块的功耗如表1所列。要求越来越高，器件过热已成为电子产品实效的主要原因之一，严重影响了电子设备的可靠性和工作寿命。目前，包括电源在内的各种功能器件均模块化，集成在机箱内部，文中机箱采用的ASSAC模块之间的间隙只有0．32mm。目前大部分的机载机箱采用强迫风冷进行散热，在温升为40℃时，强迫风冷可以2［1］处理热流密度在0．04～0．08W/cm的设备，对于应温升更高、热流密度更大的设备，强迫风冷就难以图1机箱内模块布局满足。于此同时，随着模块化的提高，机箱尺寸不断减小，对小尺寸、高功耗的机箱采用强迫风冷，需

6、选用表1各模块功耗尺寸更大的风机以满足散热需要的风量，这在尺寸较模块数量功耗/W总功耗/W小的机箱内部难以实现合理布局。电源模块12020随着机载设备的体积越来越小，单位体积内产生模块112323的热量不断增加。目前一些新型的冷却技术得到了模块241560飞速的发展，液冷机箱、液冷模块已成功运用。美国合计6103德克萨斯仪器公司已成功将液冷机箱和液冷模块结合使用在F－22飞机的电子系统中，其液冷LＲM散机箱内部模块采用标准ASSAC模块，发热器件［2］通过导热衬垫将热量通过盒体冷板和机箱散热导轨，热能力高达100W以上。笔者对某机载机箱分别采用强迫风冷以及液冷进行了分析比较。传导至散热

7、导轨散热齿，并通过风机抽风进行冷却。*收稿日期:2015－09－26作者简介:赵波(1986－)，男，四川遂宁人，工程师，主要从事结构设计方面的工作。·10··机械研究与应用·2015年第6期(第28卷，总第140期)研究与分析根据式(1)，可初步计算出机箱散热所需风量示。最高温度出现在模块2内，为74．3℃。表2是为:各模块的热仿真结果。Φ3［3］Qf=(m/s)(1)ρCpΔt3式中:ρ为空气的密度，kg/m，这里选60℃时，空气3密度1．