翅柱式IGBT水冷散热器热仿真与实验研究

"这篇论文详细探讨了翅柱式IGBT水冷散热器的热仿真与实验，旨在分析这种特殊散热器的换热性能。作者利用HyperMesh软件构建IGBT元件和散热器的精确网格，并通过FLUENT软件进行流速和温度场的计算。为验证仿真结果的准确性，他们还设计并实施了温升实验。实验中，由于IGBT元件的特殊性，采用自制模拟热源替代实际元件，以此解决长时间极限工作、损耗特性与结温相互影响以及难以直接测量芯片结温的问题。通过对比仿真和实验数据，结果显示两者在安装面上测温点的相对误差不超过4%，证明了该仿真方法的有效性。关键词包括水冷散热器、IGBT、模拟热源、温升实验和热仿真。" 这篇2015年的论文深入研究了翅柱式IGBT（绝缘栅双极型晶体管）水冷散热器的热管理问题，这是电力电子设备中至关重要的一个领域。IGBT是一种广泛应用于电力转换和控制的半导体器件，其工作时产生的热量必须有效散出，以确保设备的稳定性和寿命。文章首先介绍了利用HyperMesh软件创建高精度的三维模型，这一步是进行热仿真前的关键步骤，能够准确地捕捉到散热器的复杂几何结构和IGBT元件的细节。 接着，研究人员运用FLUENT这一流体动力学软件进行热仿真，以分析水在散热器内部通道中的流速分布，以及IGBT元件与散热器之间的温度分布。通过这些计算，可以预测散热器的冷却效率，为优化设计提供依据。 为了验证仿真结果的可靠性，作者搭建了一个水冷测试系统，进行了实际的温升实验。实验中，由于IGBT元件不能长时间处于极限工作状态，且其内部结温的测量难度大，他们创新性地使用了模拟热源来代替IGBT，模拟热源的损耗特性可调节，便于控制和测量。实验结果与仿真数据的对比显示，二者在关键位置的温度测量上具有高度一致性，误差在4%以内，这证实了热仿真的准确性和实用性。 这篇论文展示了如何通过先进的仿真技术和实验手段来评估和优化IGBT水冷散热器的性能，对于提高电力电子设备的散热效率和可靠性具有重要指导意义。同时，这种方法论也为其他类似热管理问题的研究提供了参考。