IGBT水冷散热器实验与仿真

摘要

水冷散热器是保证大功率交流传动电力机车变流装置正常工作的有效散热装置,其散热性能与流动阻力是一直研究的热点。因水冷散热器内的流速较低,Re数处于层流和湍流之间,导致内部流动状态的确定非常困难。为此,对某大功率交流传动电力机车变流装置中的2种方案IGBT水冷散热器进行研究。考虑到IGBT元件不能长时间工作在极限工况,损耗特性与结温相互影响等问题,实验中采用了自制的模拟热源代替IGBT元件。探讨了层流模型、标准k-ε模型和6种低Re数湍流模型(Abid、Lan-Bremhorst、Launder Shorma、Yang-Shih、Abe-Kondoh-Nagano、Chang-Hsich-Chen)对仿真结果的影响。通过仿真结果与实验数据的对比可知,层流和标准k-ε模型可以表示温度和压降结果的上下限,Lan-Bremhorst低Re湍流模型得到的温度和压降与实验数据较为吻合,其余5种低Re数湍流模型的温度结果与标准k-ε模型基本接近。