翅片参数与PCM材料对散热器传热影响实验研究

吴 炜，李守成，谢纬安

（1南通职业大学汽车与交通工程学院，南通市新能源汽车重点实验室，江苏南通 226007；2南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094）

为了有效地防止热引起的失效，电源设备内产生的热量必须通过适当的冷却技术转移到环境中，例如传统的空气冷却、冲击射流及带有单相冷却剂的热交换器等。将相变材料(PCM)应用于控制器的冷却是一种有效的解决方案，它既考虑了器件的寿命、性能和安全性，又兼顾了质量、体积、功耗、噪声等。因此，基于PCM 的冷却系统通常用于军事装备、电力电子设备、电池热管理、计算和通信设备等[1-5]。

尽管PCM具有许多优点，但大多数PCM都存在导热系数低的问题。为了克服这一缺点，相关研究中提出了各种技术手段，包括使用翅片、石墨/金属泡沫基质和高导电性纳米颗粒等。在这些技术手段中，使用翅片是最常见的，许多研究致力于改善翅片式PCM散热器的热性能，包括功率负载条件、功率水平、几何参数以及PCM 类型和数量的影响[6-10]。Nayak等[11]提出了一种通用的数学公式和数值模型来评估PCM 基散热器的热性能，并在不同功率水平下进行了仿真。分析表明，与基体翅片和板式翅片相比，板式翅片布置使系统的热点温度保持较低，温度分布更加均匀。Akhilesh 等[12]数值评估了带板式散热片的复合PCM基散热器的热性能，他们提出了热沉临界尺寸与相变材料数量的经验关系式。Kandasamy等[13]在恒定功率水平下，对基于PCM 的板式翅片散热器的各种设计进行了实验和数值研究，研究结果显示PCM 的加入增强了散热器的热性能。……