半导体激光器散热设计：CFD模拟与铝合金翅片方案

"基于计算流体力学方法的半导体激光器外部散热设计的数值模拟" 本文主要探讨了使用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）方法来解决半导体激光器的外部散热设计问题。半导体激光器在工作时会产生大量热量，有效散热是保证其稳定性和延长寿命的关键。通过CFD技术，可以对复杂的热流体问题进行精确建模和仿真，以优化散热方案。 在描述中，作者提到建立了对流和导热耦合的传热模型，这是处理流体与固体之间热交换问题的基础。该模型结合了质量守恒、能量守恒、动量守恒和k-ε方程等基本物理定律，形成一个联合控制方程组。这个方程组用于描述流体流动和温度分布，通过数值迭代计算方法求解，可以得出高精度的温度场和流场数据。 具体应用中，研究者针对一个最大热功耗为15瓦的半导体激光器设计了一种散热方案，即采用铝合金片状翅片热沉配合轴流风扇进行强制风冷。利用CFD工具进行仿真模拟，结果显示此设计方案能够有效地满足散热需求，确保激光器的热设计要求得到满足。 这一研究对于半导体激光器的工程设计具有重要的指导意义，因为它提供了一种科学的方法来评估和改进散热性能，以适应不同功率和环境条件下的激光器。通过数值模拟，设计人员可以预估和优化散热器的形状、尺寸、材料以及冷却方式，从而提高系统的热效率，降低设备的故障率，延长设备的使用寿命。此外，这种方法还可以应用于其他热敏感的电子设备或光学器件的散热设计中。 关键词包括激光器、半导体激光器、散热、计算流体力学、强制风冷、热沉和数值模拟，涵盖了本文的核心内容和技术手段。这篇论文展示了如何运用先进的CFD技术来解决实际工程问题，对于提升半导体激光器的散热性能提供了理论依据和技术支持。