镓基液态金属Ga80In20在雷达冷板散热中的数值模拟研究

李 骜，徐太栋

(中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

有源相控阵雷达的快速发展对T/R组件的多通道集成、多功能集成及其小型化、高可靠等性能提出了更高的要求，T/R组件的热流密度随之急剧升高，散热形式也从风冷过渡到单相强迫液冷乃至相变冷却，冷板散热技术随之成为研究热点。

在提升组件单相强迫液冷散热性能方面，国内外众多学者分别针对冷板热传导优化、流道内部二次表面对流换热优化、降低接触热阻等方面展开研究[1]，例如采用均温板作为冷板主体结构，降低冷板的传导热阻[2]；在流道内部采用纵向涡发生器或微通道翅片，通过破坏流体边界层提高对流换热系数、对流换热面积的方式降低对流热阻[3]；通过采用石墨烯、铟片等接触材料降低热源和冷板接触热阻[4]。此外，通过提高冷板内部流体介质的导热率来降低对流热阻的方式主要集中在纳米功能流体方面[5]。

镓基液态金属是在常温下呈现液态的以镓为主的镓铟锡锌等元素的合金，该类合金导热率远高于冷板内使用的65号航空冷却液。以本文所使用的Ga80In20为例，25 ℃时其导热率为25.8 W/mK，是相同温度下65号航空冷却液导热率的80倍以上。

1 设计与建模

针对T/R组件的典型特点和要求，设T/R组件的三维模型如图1所示。

图1 组件结构外观

组件包括冷板、载板、热源阵列等，在冷板正反面对称分布着载板与热源阵列。热源的热量以传导的方式通过载板与铝合金冷板主体到达冷板内部水道壁面，由流经冷板内部的冷却介质耗散至环境热沉。……