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文檔簡介
1、相控陣天線陣面布放著眾多 T/R組件,其功率密度大,排布緊密,散熱空間有限。若無法及時地耗散天線陣面熱量,T/R組件溫度會急劇上升,導(dǎo)致其電訊性能下降乃至損壞。本文將微通道冷卻技術(shù)應(yīng)用于相控陣天線熱控中,開展芯片、組件和陣面三個層級的微通道冷板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究,以滿足天線芯片溫升、陣面均溫性及壓降要求。具體研究內(nèi)容如下:
?。?)芯片級微通道仿生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究。為提升高熱流密度芯片的散熱能力,借鑒自然界中眾多具有優(yōu)良傳質(zhì)傳熱特性的網(wǎng)絡(luò)
2、拓?fù)?,設(shè)計了多種仿生微通道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。利用數(shù)值模擬方法,分析了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的散熱效果及壓降特性,結(jié)果表明不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的散熱能力存在較大差異。對綜合性能優(yōu)秀的蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的換熱特性進行了推導(dǎo)和論證,并通過金屬3D打印加工了微通道散熱器,測試表明其散熱能力和壓降相對現(xiàn)有平直微通道均有明顯提高。
?。?)T/R組件級微通道冷板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究。以某磚式天線T/R組件為對象,提出采用集中冷板與分散冷板相結(jié)合的方式對其進行散熱。設(shè)計并分析了多種
3、T/R組件級分散冷板的散熱特性,提出了一種綜合散熱性能優(yōu)秀的陣列熱源均溫微通道冷板結(jié)構(gòu)?;?T/R組件的排布特點,配合集中冷板分形流道的不對稱設(shè)計,進一步消除各T/R組件間的溫度差異。最終提出的熱控方案達到散熱要求。
?。?)天線陣面級冷板流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究。以某瓦式天線為對象,結(jié)合天線陣面熱源排布特點及溫度場分布規(guī)律,從不同角度出發(fā),設(shè)計了多種陣面流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。利用數(shù)值模擬方法分析了各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的散熱特性,綜合散熱能力、溫度均
4、勻性、進出口壓降等方面的需求,得到一種綜合散熱性能優(yōu)秀的陣面流道結(jié)構(gòu),并得到了實驗驗證和應(yīng)用。
本文系統(tǒng)研究了相控陣天線散熱微通道冷板結(jié)構(gòu),解決了天線陣面溫度均勻性3℃、散熱能力100W/cm2、壓降0.3MPa的高散熱指標(biāo),并取得如下創(chuàng)新性成果:提出了一種新型的芯片冷卻用仿蜘蛛網(wǎng)型微通道結(jié)構(gòu),散熱能力較矩形平直結(jié)構(gòu)提升近10%,進出口壓降更低;設(shè)計了一種陣列熱源均溫微通道散熱器結(jié)構(gòu)以及陣面級星型樹狀并行冷板結(jié)構(gòu),為相控陣天線
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