(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210856028.X (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 陕西航空电气有限责任公司 地址 713107 陕西省咸阳市 兴平市西城区 45号信箱 (72)发明人 贾倩　刘小栋　徐登　白金池　 许姣姣　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 专利代理师 张武鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种功率器件风冷散热器模 型、 优化方法及 性能计算方法 (57)摘要 本发明属于功率器件散热设计技术领域， 公 开了一种功率器件风冷散热器模 型、 优化方法及 性能计算方法。 步骤一： 确定散热器结构参数； 建 立散热器模型； 步骤二： 确定散热器优化变量为 散热器肋片间隙b和散热器肋片厚度d； 步骤三： 选择优化目标； 步骤四： 以散 热器的重量 m为优化 目标， 以散热器上最高温度Tmax为约束函数， 将 上述散热器数学模型进行基于Matlab编程的优 化设计程序， 进行优化计算， 得到温度不超过约 束值， 重量最轻的散热器结构； 步骤五： 以散 热器 上最高温度Tmax为优化目标， 以散热器的重量m 为约束函数， 将上述散热器数学模型进行基于 Matlab编程的优化设计程序， 进行优化计算， 得 到重量不超过约束值， 温度最低的散热器结构。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 115358014 A 2022.11.18 CN 115358014 A 1.一种功率器件风冷散热器模型， 其特征在于： 所述模型包括： 散热器压降计算数学模 型和热阻计算数 学模型； 所述压降计算数 学模型包括： 散热器压降 其中ρair为空气密度， 为常数， Vch为肋片间隙入口流速， fapp为表观 摩擦系数， dh为流道水力直径， Ref为压降计算用雷诺数， 其中q为风扇风量， kyn为空气运动粘度， 指定环境温度下kyn为常数； Kc1为进口阻力损失系数 Kc2为出口阻力损失系数 其中， L为散热器长度、 W为散热器宽度、 t为基板厚度、 H为肋片高度、 b为肋片间隙、 d为 肋片厚度和n为肋片等效数量， Ls为功率模块长度、 Ws为功率模块宽度、 x为功率模块距离； 其中 散热器槽占比 所述热阻计算数学模型包括： 散热器热阻Rh为散热器基板扩散热阻Rsp和肋片空气侧 对流换热热阻Rcov之和； 散热器基板扩散热阻 空气侧对流换 热热阻 其中无量纲数 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115358014 A 2无量纲数 计算毕尔渥 数 经验参数 当量对流换 热系数 肋片效率 其中 λh为散热器肋片导热率； 空气对流换 热系数 其中， λair为空气的热导率， 是常数， Pr为普朗特数， 可由空气的比热容、 动力粘度及热 导率计算得到； 散热器基板等效半径 热源等效半径 无量纲特 征半径 无量纲基板厚度 ReL为热阻计算用雷诺数， 2.根据权利要求1所述的功率器件风冷散热器模型， 其特征在于： 所述散热器基板扩散 热阻模型中的热源等效半径 rs与功率模块间的距离x有关， 用二次多 项式表示如下： 取多个不同的x值， 并根据散热器结构参数建立热仿真模型进行有限元仿真， 根据风冷 散热器温度仿 真结果， 采用最小二乘法得到修正系数a2、 a1、 a0， 使得数学模 型计算结果与仿 真结果的误差最小， 根据该修 正系数确定热源等效半径 rs。 3.根据权利要求2所述的功率器件风冷散热器模型， 其特征在于： 当散热器结构参数确 定时， 散热器压降计算模型为ΔPh＝fh(q)， 其中fh为散热器压降关于q的函数； 对于选定的风扇， 其P ‑Q曲线P＝ffan(q)， 其中P为风扇压力， ffan为风扇压力关于q的函 数， 联立风扇P ‑Q曲线P＝ffan(q)和散热器压降计 算数学模型， 使P＝ΔPh， 则fh(q)＝ffan(q)，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115358014 A 3