FLOTHERM在液冷散热器设计及优化中的应用
艾默生网络能源有限公司(Emerson Network Power Co.,Ltd)
问题的提出
随着风力发电技术在我国的推广应用，解决超大功率IGBT的散热问题催生了液体冷却技术的应用，液体冷却技术具有：热容量大：液体的热容量是空气的数千倍，能够解决风冷无法解决的散热瓶颈。散热器及换热器的安装更加灵活噪音小，静音环保。液冷系统具有优秀的灵活性，可以实现分离式的散热，即可以灵活把热交换器放置在距离热源较远的位置，以降低设备的噪音。能够真正做到完全密封，防尘、防水。散热器重量轻、体积小。
液冷散热技术特别适合于高功率密度的场合：冷却功率大于3KW以上，冷却区域的热流密度大于100W/cm2,热阻小于5℃/kW。
液冷散热器为液体冷却回路中最重要的吸热单元，对液体冷却回路的传热效率、可生产性、制造成本至关重要，液冷散热器的优化设计为液冷散热设计的关键技术之一。
影响液体冷却散热的关键因素
功率器件下方的流道数
流道与散热器上盖板的距离
不同尺寸的流道
不同形状的流道
流道内部密闭情况
冷却回路的流量分配的均匀性
以上为影响液冷散热器的主要因素，散热器的优化主要从这些因素入手，利用FLOTHERM软件可以方便、快捷、准确的实现液冷散热器的优化设计。
仿真分析的关键点及使用技巧
合理的模型简化原则；
进出水口与计算域的处理方法；
进水口管内流速的处理；
流道加工死角的处理；
网格划分技术；
模块周围加密网格。
取消网格平滑过渡选项；
冷却液参数的处理；
Cutout功能的应用技巧；
收敛技术
不同形状流道对散热器性能的影响
条件与假设
1保证圆形流道与矩形流道流通面积相同。
2圆形流道可以通过拼接方式建立。
多流道及多层流道时流道密闭情况对散热器性能的影响
条件与假设
1考虑流道芯体与流道之间不完全接触。
2流道缝隙局部加密网格（调整网格比）。
心得体会
利用FLOTHERM可以方便、快捷地实现对液冷散热器的仿真分析及优化设计，特别在流道的形状（方型、圆形或不规则图形）、流道地布局(串联或并联)、进出水口的大小及位置优化方面成为无可替代的分析工具。
利用FLOTHERM可以准确预测IGBT结温、散热器表面的温度分布、冷却系统的流量分配结果等，从而真正实现一轮产品开发的目标，节省了样机开发及试验验证环节，不但缩短了产品开发周期及产品上市时间，而且大大地节省了产品开发成本及产品自身地成本。
只要注重了物理模型地合理简化、网格的合理设置，FLOTHERM的仿真结果是可信的，当然，这些依赖于使用者的应用经验及操作技巧，这正是我们今天坐在一起交流的目的所在。
讨论问题：螺旋状扰流条的物理模型的创建方法？同时存在固-液、气－固的传热问题，如何分别设置气体及液体的属性？ |
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