CN221041505U - 一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多热源天线阵面散热液冷冷板，属于相控阵天线冷却技术领域，解决了现有技术多热源天线阵面的热流密度大，传统冷板散热效率低、均温性不好的问题。本实用新型的液冷冷板包括：冷板主体、冷板进液口、冷板出液口、树形流道、冷板底板等。外部T/R组件作为热源分布贴装于冷板上表面，热源热量传递到冷板表面，冷却液从冷板冷却液入口流入,通过树形流道分流,均匀分配至阵面热源下方，吸收并带走热源发出来的热量，而后汇聚并通过出液口流出冷板。本实用新型构造简单，工艺实现方便，散热效率高，均温性能好。

Description

一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板

技术领域

本实用新型涉及相控阵雷达阵面冷却技术领域，具体为一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板。

背景技术

近年来，相控阵天线以其小型化和高度集成化的技术优势而得到迅速发展。天线阵面上排列了大量T/R组件，组件中高功率放大器等电子元器件对温度的敏感性较高、对组件的最高温度及温度一致性要求较高，阵面温度分布不均会导致T/R组件的相位不一致，造成组件性能下降或失效从而影响甚至损坏天线性能。保持各组件的温度均匀性是天线热控设计面临的重要难题。

由于天线阵面对于散热性能的较高要求，目前常采用液冷的冷却方式。液冷系统设计较为复杂，但具有更优的散热性能且几乎不受飞行高度和飞行速度的限制，相对于风冷散热具有更大的优势及应用空间。T/R组件等散热元件安装在阵面冷板上，冷却液流入冷板后带走热量并流出，冷板的材料、流道等设计对于其散热效果有至关重要的影响，直接影响了组件的最高温度、阵面温度一致性等。

雷达阵面目前常用的冷板流道有S型流道、并联流道等。S型流道冷板流道呈“S型”分布于组件下方，冷板的一侧进液、另一侧出液，带走流道上方组件传来的热量。并联流道冷板从一侧进液后分为几条支路，并联分配到各发热器件下方，之后汇合经出液口流出。由于天线阵面的高度集成化，现有流道设计存在着散热均匀性差、散热效率低等问题。随着雷达功率的大幅提升，现有冷板的散热能力及温度一致性效果面临着巨大挑战。

因此，需要进一步改进冷板的结构以优化阵面散热效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，包括冷板主体、阵面热源、冷板进液口和冷板出液口，所述冷板主体正面覆盖有阵面热源，所述冷板主体顶端开设有冷板进液口，所述冷板主体底端开设有冷板出液口；

所述冷板主体包括冷板底板和冷板盖板，所述冷板底板和冷板盖板设置有若干个翅片，若干个翅片之间围绕形成有树形流道。

优选的，所述冷板进液口和冷板出液口对称设置在冷板主体表面，所述冷板进液口和冷板出液口与树形流道内部相连通。

优选的，所述树形流道位置设置在阵面热源的正下方。

优选的，所述翅片设置有若干个行，且每行的翅片以不等的距离间隔水平平行的排布在冷板底板和冷板盖板的表面，每行所述翅片之间的间隔和间距不同。

优选的，所述冷板底板和冷板盖板为一体式结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用树形仿生流道进行散热，根据热源设置分叉，流量分配均匀合理。解决了传统流道冷板流程长、温度一致性差、温度高的问题，针对于多热源阵面的组件冷却有较强的实用价值。可根据热源的具体分布进行流道设计，加工简单，可实现性强。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的冷板主体加工结构示意图；

图4为S型流道液冷冷板的剖面结构示意图；

图5为并联流道液冷冷板的剖面结构示意图；

图6为S型流道液冷冷板的仿真温度分布云图；

图7为并联流道液冷冷板的仿真温度分布云图；

图8为本实用新型冷板主体的仿真温度分布云图。

图中：1、冷板主体；2、阵面热源；3、冷板进液口；4、冷板出液口；1-1、树形流道；1-2、翅片；1-3、冷板底板；1-4、冷板盖板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，包括冷板主体1、阵面热源2、冷板进液口3和冷板出液口4，冷板主体1正面覆盖有阵面热源2，冷板主体1顶端开设有冷板进液口3，冷板主体1底端开设有冷板出液口4；

冷板主体1包括冷板底板1-3和冷板盖板1-4，冷板底板1-3和冷板盖板1-4设置有若干个翅片1-2，若干个翅片1-2之间围绕形成有树形流道1-1。

进一步的，冷板进液口3和冷板出液口4对称设置在冷板主体1表面，冷板进液口3和冷板出液口4与树形流道1-1内部相连通。

进一步的，树形流道1-1位置设置在阵面热源2的正下方。

进一步的，翅片1-2设置有若干个行，且每行的翅片1-2以不等的距离间隔水平平行的排布在冷板底板1-3和冷板盖板1-4的表面，每行翅片1-2之间的间隔和间距不同。

进一步的，冷板底板1-3和冷板盖板1-4为一体式结构。

具体的，将本实施例流道方案与常规S型流道冷板、并联流道冷板进行对比计算，基于热分析软件FloEFD进行建模和仿真分析，仿真参数设置如下：

1)环境温度为55℃；

2)冷却液：55℃的乙二醇防冻液，进液口流量为50L/h；

3)阵面热源2：冷板热耗为：192W，均匀分布于冷板上方；

4)材料：所有结构件均使用6063铝合金性能参数，导热系数随温度变化；

5)热阻参数：热源与基板、基板与冷板之间均考虑接触热阻；

6)尺寸：冷板、热源、流道高度等尺寸保持一致。

仿真温度分布云图如图6、图7、图8，计算结果表明：冷板主体1内部流道均有流体通过。外界环境温度为55℃时，常规S型流道冷板表面最高温度为100.11℃，最低温度为94.84℃，常规S型流道冷板表面最高温度与最低温度之差为5.27℃；并联流道冷板表面最高温度为109.81℃，最低温度为101.39℃，并联流道冷板表面最高温度与最低温度之差为8.42℃；本实用新型冷板主体1表面最高温度为98.11℃，最低温度为95.49℃，本实用新型冷板主体1表面最高温度与最低温度之差为2.62℃，热源表面最高温度更低，温度一致性也更好。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围有所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，包括冷板主体(1)、阵面热源(2)、冷板进液口(3)和冷板出液口(4)，其特征在于：所述冷板主体(1)正面覆盖有阵面热源(2)，所述冷板主体(1)顶端开设有冷板进液口(3)，所述冷板主体(1)底端开设有冷板出液口(4)；

所述冷板主体(1)包括冷板底板(1-3)和冷板盖板(1-4)，所述冷板底板(1-3)和冷板盖板(1-4)设置有若干个翅片(1-2)，若干个翅片(1-2)之间围绕形成有树形流道(1-1)。

2.根据权利要求1所述的一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，其特征在于：所述冷板进液口(3)和冷板出液口(4)对称设置在冷板主体(1)表面，所述冷板进液口(3)和冷板出液口(4)与树形流道(1-1)内部相连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，其特征在于：所述树形流道(1-1)位置设置在阵面热源(2)的正下方。

4.根据权利要求1所述的一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，其特征在于：所述翅片(1-2)设置有若干个行，且每行的翅片(1-2)以不等的距离间隔水平平行的排布在冷板底板(1-3)和冷板盖板(1-4)的表面，每行所述翅片(1-2)之间的间隔和间距不同。

5.根据权利要求1所述的一种用于多热源阵面的树形仿生流道冷板，其特征在于：所述冷板底板(1-3)和冷板盖板(1-4)为一体式结构。