Page 53 - 电力与能源2024年第一期

王德辉，等：应用液态金属的电力电子器件散热器设计 47

图 4 结构 1 4 种工况下的散热性能比较
散热工质为水的工况（传统散热系统）进行对比。
结构 2 的液态金属散热系统的分析分为两个部
分：热源、冷板、电磁泵、液态金属循环管路；换热
器（液态金属与水箱的换热）。两部分的条件和结

果相互关联。
在达到稳定后，结构 2 的温度云图如图 5 所
示，系统流线如图 6 所示。结构 2（铜+液态金属）
和结构 1（铝+水）的对比分析如表 5 所示。

对液态金属散热系统和原散热系统的散热性
能比较如图 7 所示。
从图 7 可知，系统加入液态金属散热系统后，
图 3 结构 1 4 种工况下的温度云图 热源表面的最高温度可以下降 16.9 ℃（见表 5），

改进时，为了得到更好的散热效果和最优的系统 散热性能改善明显。从图 7（a）可以看出，热源温
结构，应同时对冷板的结构和材料进行改进，另 度与流道温度之间的温度下降反映了冷板本身的
外，为了使液态金属循环系统中压降与对流换热 热阻，从流道温度到散热工质之间的温度下降反

性能的配置更优化，液态金属的流道尺寸与流量 映了散热工质的对流换热热阻。原系统中两项热
也会有所改变。 阻都较大，加入液态金属散热系统后，两项热阻都
2.2 液态金属散热系统（结构 2）计算结果分析 有一定降低，系统整体热阻分布较均匀，热流通道
采用结构 2 进行仿真计算，冷板材料是铜，散 良好，因此散热效果有明显提高。从图 7（b）可以
热工质是液态金属，与结构 1 中的冷板材料为铝， 看出，系统采用液态金属散热系统后，总热阻下降