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课程大纲
 
  1.  课程大纲:
    第一部分、三种传热方式的设计原则、冷却方法选择
    一、热设计基本定律的线性化;热分析的热阻等效电路法
    1、导热的傅立叶定律;热阻建模思想;
    2、对流的牛顿冷却公式;其形式确立的历史缘由;
    3、辐射公式遇到的问题及其实际处理方法.
    二、传导的认识与热设计措施
    1、接触热阻;降低接触热阻的两类措施;导热材料;
    2、传导途径中热收缩效应的计算方法;接触热阻、收缩热阻的占比;
    三、对流的认识与热设计措施
    1、热、流体分析中的无量纲数表达方法;对流换热的准则数
    (1)白汉金π定律;管内强迫对流的量纲分析;
    (2)典型准则数的物理含义
    2、各种对流换热的准则方程形式
    (1)强迫对流换热的准则方程(管内)
    (2)强迫对流换热的准则方程(平板上)
    四、辐射的认识与热设计措施
    1、热辐射在电磁波频谱中的地位;
    2、热辐射的基尔霍夫定律;该定律在电子热设计中的应用;
    3、基尔霍夫的热阻建模追求——网络分析法
    五、散热器的设计基础与散热器选用(传导与对流的结合)
    1、散热肋的设计原则
    2、电子器件散热器的设计与选用
    六、电子装备冷却方法的进展与选择
    1、基本热传递方式在热设计中的占比地位与轻重对待方法;增强湍流的工程措施(待补充,有例题)
    2、电子冷却方法进展(重点以IC芯片为例);
    3、电子冷却方法基本选择方法(热流密度与许可温升的关系)
    第二部分、以空气为介质进行冷却的电子产品热设计
    一、空气介质冷却的基本认识
    1、自然冷却与强迫风冷的共同与区别;
    2、空气介质的选择;
    3、电子热设计的分级;
    二、元器件级散热
    1、单个元器件的开放空间强迫风冷
    2、单个元器件的导流套强迫风冷
    3、导热模板(案例:IBM大型计算机CPU导热模板)
    3、热安装结构(元器件向印制板的传导)
    三、印制板级的导热散热
    1、印制板上的传导
    2、热安装结构(印制板向机箱的传导)
    四、机箱级热结构设计
    ◆ 封闭电子机箱外自然空冷的热计算
    ◆ 机箱通风孔设计与总换热量计算
    五、强迫风冷结构的综合设计方法
    1、组成结构:
    (1)通风机
    (2)风道
    (3)通风机与风道的位置关系
    2、强迫空气冷却系统的工程设计方法
    六、综合案例
    ◆ 屏蔽插盒强迫风冷的热设计
    ◆ 空心印制板强迫风冷的热设计
    第三部分、以液体为介质进行冷却的电子产品热设计
    第一单元、电子产品非相变液体冷却技术
    一、电子装备冷板应用分析(含液冷、气冷冷板)
    1、热交换器与冷板;电子产品冷板的主要结构类型;冷板换热的特点
    2、气冷式冷板及其在电子装备中的应用结构;气体冷板分析案例
    3、液体式冷板及其在电子装备中的应用结构;液体冷板分析案例
    二、电子装备冷板的设计方法(含液冷、气冷冷板)
    1、换热器的重要工程概念:对数平均温差法、热容比、有效度、传热单元数(NTU)
    2、如何得出均温冷板的上述参数
    3、冷板设计与校核计算思路
    4、冷板压力损失的计算
    三、案例
    ◆ 多热源用冷板的热分析(气冷为例)
    ◆ 间接液冷系统设计
    ◆ 速调管表面强迫液冷(导流套)的设计
    ◆ 平面电机散热器的结构设计(B)
    第二单元、电子产品相变冷却技术 
    一、热管工作原理与基本结构
    1、热管三个基本组成的结构设计要求;
    2、案例:热管的应用结构;
    3、热管设计基础:毛细循环条件;热管传热极限;热管的设计计算
    二、蒸发机理的工程利用与前沿应用
    1、普通蒸发机理与大功率元件的过蒸发措施;
    2、超蒸发冷却机理及其研究价值;
    3、蒸发冷却应用结构;
    4、蒸发冷却系统的组成
    三、相变技术在高热流密度制冷中的重要应用与研究现状
    ◆ 计算机芯片的相变冷却研究(A)
    ◆ 计算机芯片的热虹吸循环系统
    ◆ 计算机芯片的两相蒸发腔
    ◆ 笔记本电脑CPU热管冷却
    第四部分:热设计的计算机仿真
    一、基本认识
    1、热分析的主要技术手段与国内外现状;
    2、系统级等效建模方法;
    3、板级等效建模方法;
    4、ZOOM-IN建模方法;
    二、热仿真案例:
    ◆ 电子产品热应力仿真建模方法;引脚、焊点、螺栓的等效建模方法;
    ◆ 直流电源的建模仿真;
    ◆ 电子产品常用散热组件热仿真(风道、风扇、热管散热器);
    ◆ PCB板结构优化的热仿真;
    ◆ 片式多层陶瓷电容器的失效分析仿真;
    ◆ 电子产品中热辐射影响的热仿真;
    ◆ 微流道换热器的仿真;
    ◆ 案例:UPS热仿真分析
    ◆ 交换机热仿真分析
    ◆ 笔记本电脑热仿真分析
    ◆ 系统多尺度分析方法
    第五部分:热测试方法概述
    一、温度测量技术类型
    1、热电耦、热敏电阻、温度敏感涂料、液晶测温介绍
    2、红外测温、光纤测温、集成电路温度传感器介绍
    二、案例
    ◆ 国家重大专项高精度温度控制系统的温度测量(A)
    ◆ 用于PCB板批量生产的红外检测系统(A) 
    第六部分:基于新技术、新应用的热设计
    一、半导体制冷的电子产品热设计
    1、半导体制冷理论基础
    (1)基本原理与基本概念
    (2)基本公式与基本参数
    2、综合案例
    ◆ 国家重大专项高精度温度控制系统(A)
    ◆ 保证电路板板基础温度的温度控制系统(A)
    二、基于MEMS、纳米结构的热技术
    ◆ 用于微冷却的微泵技术(A)
    ◆ 用于高热流密度对象(半导体激光器)的微液冷模块(A)
    ◆ 用于高热流密度对象(IC芯片)的新型流道(A)
    ◆ 微流道热沉;热沉微加工与组装;IC芯片液体热沉;微热管均热片;微冷却器集成系统;整体加热器和传感器
    ◆ 采用新材料的热管管芯(A)
    ◆ 太空辐射MEMS(来自美国NASA)
    ◆ 光照薄膜下的表面等离子体电磁效应的热效果(A)
    ◆ 采用纳米金属粒子的热效应的医疗检测与治疗(A)
    三、光学、MEMS、发动机结构中的热设计
    ◆ 大型光学系统中热对光学质量的影响及其措施(A)
    ◆ 飞机发动机叶片的散热结构(B)
    四、新能源技术中的热设计
    ◆ 太阳能、风能逆变电装置的热设计(B)
    ◆ 采用纳米金属粒子提高太阳能吸收效率(A)
     

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