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垂直腔面发射激光器阵列热设计研究进展

激光技术 2024年

作者：金冬月洪福临张万荣张洪源王毅华王焕哲王楷尧关宝璐北京工业大学信息学部

垂直腔面发射激光器(VCSEL)通常采用由小尺寸发光单元并联的二维阵列结构来提高输出光功率、改善激光光束质量。然而随着芯片尺寸不断缩小以及阵列集成度不断提高，由VCSEL单元自身功耗引起的自加热效应及各单元之间的热耦合效应将导致V... 详细信息

垂直腔面发射激光器(VCSEL)通常采用由小尺寸发光单元并联的二维阵列结构来提高输出光功率、改善激光光束质量。然而随着芯片尺寸不断缩小以及阵列集成度不断提高，由VCSEL单元自身功耗引起的自加热效应及各单元之间的热耦合效应将导致VCSEL阵列结温急剧上升，在热-光-电反馈作用下，将严重制约VCSEL阵列的光学性能及热可靠性，对VCSEL阵列热设计提出了迫切要求。在阐明VCSEL阵列产热机理的基础上，从热光电模型建立、热设计方法两方面回顾了VCSEL阵列热设计最新进展，对热设计发展趋势进行了展望。

关键词：激光器二维阵列热光电模型热设计

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全固态风冷式激光器散热设计及优化

激光技术 2024年第2期48卷 235-239页

作者：乔迁赵虎谢兰强北京东方锐镭科技有限公司北京100102

为了解决输出能量不小于220 mJ、重复频率40 Hz风冷激光器连续工作的散热问题,采用强迫空冷的散热方式,通过热电制冷器对巴条进行温度控制。设计了散热方案,构建了散热器的3维模型,利用热仿真软件对激光器散热情况进行热仿真,分析其优... 详细信息

为了解决输出能量不小于220 mJ、重复频率40 Hz风冷激光器连续工作的散热问题,采用强迫空冷的散热方式,通过热电制冷器对巴条进行温度控制。设计了散热方案,构建了散热器的3维模型,利用热仿真软件对激光器散热情况进行热仿真,分析其优化结果并进行了实验验证。结果表明,在环境温度为55℃、重复频率为40 Hz、激光器输出能量大于220 mJ的情况下,设计制作的紫铜翅片散热器可满足激光器连续工作的散热要求,且有15%左右的设计余量;此热仿真方法与实际情况有很好的匹配效果,可用于后续的散热器设计指导。该研究为激光器更深层次的热设计提供了有效参考。

关键词：激光器散热器热设计仿真热电制冷器

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SiC功率模块的液冷散热设计与节能分析

中北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 98-104页

作者：巩飞郭鸿浩南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏南京210023

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了... 详细信息

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了液冷散热方案的工程应用选择与优化建议。研究结果表明,冷板内部串联流道设计的温升与散热性能指标更优,但其能效表现系数仅为并联设计的1/5,散热表现的提升以增加冷板内部压力损失为代价,降低了其能效表现;3种流道设计下,冷却液流量由8.2 L/min提高至24.6 L/min,冷板的能效表现系数分别由1 275,6 407,1 425下降至53.2,258.3,60.6,故提高冷却液流量并非改善散热的首选。实际工程应用中,在器件的温升允许范围内,应优先选择冷板内部的并联流道设计与多冷板间并联的散热方案,以提高散热系统的节能性。

关键词：功率模块热设计冷板液冷节能

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“巴遥一号”卫星双相机热设计及验证

航天器环境工程 2024年第2期41卷 151-159页

作者：王云彬阳明孟庆亮颜吟雪于峰孔庆乐李立广韦广朗张悦王阳申洁北京空间机电研究所北京100094

针对“巴遥一号”卫星相机主体全寿命周期内温度应保持较高稳定性和均匀性的任务要求。通过建立热阻网络模型,分析热控设计的重点和难点,并提出有效管理热量传递和合理设计控温方式的方法;利用结构热控一体化设计解决双相机焦面电路高... 详细信息

针对“巴遥一号”卫星相机主体全寿命周期内温度应保持较高稳定性和均匀性的任务要求。通过建立热阻网络模型,分析热控设计的重点和难点,并提出有效管理热量传递和合理设计控温方式的方法;利用结构热控一体化设计解决双相机焦面电路高功率密度热量排散问题,采用直接与间接相结合的控温方式提高主光学结构温度稳定性。通过热仿真分析和热平衡试验验证热设计的准确性。相机入轨4年后1个月内的在轨温度变化显示,相机各部分温度水平和温度稳定性满足设计指标要求,镜头的温度波动范围在0.09~0.17℃,CCD的温度波动范围在0.93~4.30℃,表明相机热控设计合理有效。以上设计实践可为双相机一体化热控设计提供借鉴。

关键词：光学遥感相机热设计热平衡试验在轨验证

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锂电池智慧储能巢热设计与仿真

暖通空调 2024年

作者：傅烈虎封海辉孙大康维谛技术有限公司

对比了锂电池储能集装箱风冷与液冷2种冷却方案,结果发现液冷具有明显的技术方案优势和全寿命周期成本优势。通过对智慧储能巢和电池簇分别进行热仿真发现:锂电池自带的风扇在额定风量下运行效果较好,且电池簇间距对热仿真结果影响较小... 详细信息

对比了锂电池储能集装箱风冷与液冷2种冷却方案,结果发现液冷具有明显的技术方案优势和全寿命周期成本优势。通过对智慧储能巢和电池簇分别进行热仿真发现:锂电池自带的风扇在额定风量下运行效果较好,且电池簇间距对热仿真结果影响较小,但要考虑必要的安全距离;在满负荷放电时电池簇内的锂电池pack间温度一致性较差,表明锂电池不适宜长时间满负荷运行;在部分负荷放电时电池簇内的锂电池pack间温度一致性较好。

关键词：锂电池智慧储能巢风冷液冷热设计仿真

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矢量喷管作动器热设计技术研究

机械研究与应用 2024年第1期37卷 32-35,39页

作者：李鹏伟王文山付艳丽航空工业庆安集团有限公司陕西西安710077

随着航空发动机性能需求的不断提升,对发动机作动产品的环境温度要求也不断提高,文章以航空发动机矢量喷管典型作动器产品为研究对象,开展了矢量喷管作动器热设计技术研究。根据作动器所处的外部热环境开展相应的主动冷却散热设计,并对... 详细信息

随着航空发动机性能需求的不断提升,对发动机作动产品的环境温度要求也不断提高,文章以航空发动机矢量喷管典型作动器产品为研究对象,开展了矢量喷管作动器热设计技术研究。根据作动器所处的外部热环境开展相应的主动冷却散热设计,并对矢量喷管作动器进行热场仿真分析;在研究了冷却结构的散热效果及冷却流量的大小对作动器温度分布影响规律的同时开展了作动器的热环境试验研究,对比分析了仿真和试验研究的结果,验证了主动冷却结构的合理性,为类似作动器冷却结构和系统设计提供一定的参考和指导。

关键词：矢量喷管作动器热设计主动冷却热试验

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地铁车辆LCU热设计及仿真研究

电工技术 2024年第4期 117-120,124页

作者：姜杉崔伟北京市地铁运营有限公司北京100082 北京市地铁运营有限公司运营三分公司北京100082

逻辑控制单元(LCU)作为一种电子设备,其工作可靠性和使用寿命主要受到温度的影响。为了提高LCU的可靠性,延长LCU的使用寿命,结合热设计理论和北京地铁某项目LCU系统方案,对LCU热设计进行优化,并通过热仿真进行验证。

关键词：地铁车辆逻辑控制单元热设计热仿真

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某多波段宽频段有源天线的机热设计研究

机电信息 2024年第13期 46-50页

作者：冯明扬丁允停王志刚中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088 93145部队安徽合肥230088

有源天线是相控阵雷达等微波设备的重要组成部分,现对某星载多波段宽频段有源天线的结构进行详细设计,满足结构设计原则,并具有良好的可装配性。对有源天线的散热方式、接触热阻等进行相关设计,并根据设计情况开展热仿真分析。此外,根... 详细信息

有源天线是相控阵雷达等微波设备的重要组成部分,现对某星载多波段宽频段有源天线的结构进行详细设计,满足结构设计原则,并具有良好的可装配性。对有源天线的散热方式、接触热阻等进行相关设计,并根据设计情况开展热仿真分析。此外,根据该有源天线的力学环境条件对其开展正弦振动、随机振动的力学有限元分析,计算出三个方向的应力值及安全裕度,结果表明,此结构设计下的有源天线应力水平远低于材料的许用应力。

关键词：相控阵雷达 Vivaldi天线结构设计热设计抗力学设计有限元分析

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某雷达大功率阵面电源热设计及仿真分析

航天制造技术 2024年第1期 49-52页

作者：刘淑振彭松鹏董硕胡玲珊程龙宝上海航天电子技术研究所上海201109

阵面电源是相控阵雷达阵面的重要组成部分,阵面电源具有功率大、热耗高、热源集中的特点。某雷达天线阵面为密闭环境,空气流动性差,对阵面电源的散热造成了困难,设计稳定可靠高效的散热方案是保证阵面电源正常工作的关键。通过分析阵面... 详细信息

阵面电源是相控阵雷达阵面的重要组成部分,阵面电源具有功率大、热耗高、热源集中的特点。某雷达天线阵面为密闭环境,空气流动性差,对阵面电源的散热造成了困难,设计稳定可靠高效的散热方案是保证阵面电源正常工作的关键。通过分析阵面电源的散热需求,提出散热方案,详细进行结构设计和热设计,建立三维模型,并通过仿真分析验证了设计的合理性。

关键词：阵面电源热设计仿真分析