介绍了半导体激光器外部散热设计的数值模拟方法计算流体力学(CFD)方法。对于流体固体耦合传热问题, 建立对流导热耦合传热模型和质量守恒、能量守恒、动量守恒以及k-ε方程联合控制方程组, 按照给定的边界条件, 利用数值方法进行迭代计算, 求解出高精度的数值结果。对一只最大热功耗15 W的半导体激光器的外部散热设计铝合金片状翅片热沉加轴流风扇强制风冷方案, 用CFD方法进行模拟仿真, 数值计算结果表明设计方案可以较好地满足总体热设计要求。
激光器 半导体激光器 散热 计算流体力学 强制风冷 热沉 数值模拟
1 四川大学 物理科学与技术学院,成都 610064
2 中国工程物理研究院 环保工程研究中心,四川 绵阳 621900
研究了1.2 MW大功率电子加速器引出窗钛膜受力状况,确定其工作温度必须控制在150 ℃以内。此温度下,热传导和热辐射的散热作用可以忽略,强迫风冷是唯一的散热途径。用流体模拟计算软件分析了钛膜冷却效果与出口风速和距离之间的关系,分析回流区的存在及其影响,并对引出窗结构做了初步优化。模拟了附加隔离窗形成的封闭空间对引出窗风冷的影响,模拟结果为:提出的非均布扫描方式可以将引出窗输出能力提升76%。
引出窗 附壁射流 强迫风冷 热传导 热辐射 extraction window wall jet forced air-cooling heat transfer heat radiation