基于FNM技术的风冷电子设备散热性能分析

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作者 杨明冬 赵小博 +3 位作者 罗勇 胡文娟 全本庆 姜展翔 《机械工程师》 2024年第6期18-21,26,共5页

为了快速有效地分析电子设备的散热性能,提出一种CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)分析和流动阻力网络分析的耦合方法,基于低计算成本CFD分析的结果,开发了流动阻力网络模型,通过使用初步CFD分析结果开发的流动阻力网络... 为了快速有效地分析电子设备的散热性能,提出一种CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)分析和流动阻力网络分析的耦合方法,基于低计算成本CFD分析的结果,开发了流动阻力网络模型,通过使用初步CFD分析结果开发的流动阻力网络模型,预测电子设备中每个流道中的流量分布。该方法对采用风冷的电子设备的热设计具有很好的设计指导意义。 展开更多

关键词 流体网络建模 电子设备 热设计 散热

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共晶焊后热敏电阻的应力分析及优化

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作者 李长安 牛玉秀 +1 位作者 全本庆 关卫林 《电子与封装》 2023年第9期1-4,共4页

为了研究与解决热敏电阻在共晶焊后阻值变大的问题,采用扫描电子显微镜(SEM)观测失效的热敏电阻,发现其内部有裂纹。采用有限元分析法分析热敏电阻经过共晶焊后产生的应力,结果表明,最大应力的位置与裂纹位置基本一致,最大应力的方向与... 为了研究与解决热敏电阻在共晶焊后阻值变大的问题,采用扫描电子显微镜(SEM)观测失效的热敏电阻,发现其内部有裂纹。采用有限元分析法分析热敏电阻经过共晶焊后产生的应力,结果表明,最大应力的位置与裂纹位置基本一致,最大应力的方向与裂纹方向正交,这说明裂纹是由应力引起的。分析了热敏电阻上最大应力与焊料厚度的关系,结果表明,焊料越厚,则热敏电阻在共晶焊时产生的应力越小。通过验证试验可知,采用适当加厚的焊料对热敏电阻进行共晶焊,共晶焊后热敏电阻的外观良好,没有裂纹发生,且阻值没有增大。因此,可采用加厚焊料的方法防止热敏电阻开裂。 展开更多

关键词 热敏电阻 共晶焊 应力 有限元分析法

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高速光收发模块的散热仿真分析 被引量：2

3

作者 全本庆 杨明冬 宋蓓莉 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第S01期150-153,共4页

为了研究高速光收发模块的散热措施,通过建立高速光收发模块数值风洞模型,仿真分析得到高速光收发模块的温度分布。通过采用控制气流流向、改变散热器材料、增加散热器表面积、增加热管、优化风道尺寸、改变系统风量及降低接触热阻等散... 为了研究高速光收发模块的散热措施,通过建立高速光收发模块数值风洞模型,仿真分析得到高速光收发模块的温度分布。通过采用控制气流流向、改变散热器材料、增加散热器表面积、增加热管、优化风道尺寸、改变系统风量及降低接触热阻等散热优化措施,实现了高速光收发模块的热设计要求。通过分析发现高速光收发散热器表面的通风量,以及模块与散热器之间的接触热阻对高速光收发模块的散热影响较大,分析结果对高速光收发模块的热设计具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 高速光收发模块 数值风洞 热分析 温度场

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无抖动机械式光开关结构设计 被引量：4

4

作者 李长安 江毅 +1 位作者 全本庆 肖清明 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第2期190-192,共3页

针对机械式光开关的抖动问题,利用一般等截面悬臂梁模型和端部有附加质量的悬臂梁模型,采用模态叠加法求解悬臂梁在冲击力作用下的动态响应,得出了机械式光开关抖动的原因和降低光开关抖动的结构设计方法。利用该方法对一种有抖动的移... 针对机械式光开关的抖动问题,利用一般等截面悬臂梁模型和端部有附加质量的悬臂梁模型,采用模态叠加法求解悬臂梁在冲击力作用下的动态响应,得出了机械式光开关抖动的原因和降低光开关抖动的结构设计方法。利用该方法对一种有抖动的移动棱镜式机械光开关的结构进行改进,实验结果表明,改进后的光开关基本无抖动。 展开更多

关键词 机械式光开关 抖动 悬臂梁 模态叠加法

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插槽式通信设备系统风量评估方法研究 被引量：3

5

作者 杨明冬 全本庆 +3 位作者 张传彬 罗勇 宋蓓莉 马卫东 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第S01期312-315,共4页

提出了一种基于流体网络阻力模型对通信系统进行风量分析的方法,总结了基于流体网络阻力模型的设计优化流程,分析了系统深度、高度与系统风阻、风量的关系。最后,将应用CFD分析得到的结果与采用基于流体网络阻力模型所计算的结果进行对... 提出了一种基于流体网络阻力模型对通信系统进行风量分析的方法,总结了基于流体网络阻力模型的设计优化流程,分析了系统深度、高度与系统风阻、风量的关系。最后,将应用CFD分析得到的结果与采用基于流体网络阻力模型所计算的结果进行对比,发现两者具有较好的一致性。通过文中介绍的方法,可以简单快速有效地获得通信系统风量相关结果,对采用风冷通信设备的热设计具有很好的设计指导意义。 展开更多

关键词 流体网络阻力 通信设备 流量 计算流体力学

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外腔可调谐激光器热调谐标准具的热分析优化 被引量：1

6

作者 杨明冬 傅焰峰 +3 位作者 赵建宜 全本庆 关卫林 张玓 《光通信研究》 北大核心 2019年第3期37-41,共5页

为了提高外腔可调谐激光器热调谐标准具表面温度的均匀性,文章采用仿真分析的方法得到热调谐标准具表面温度分布特点,提出了优化热调谐标准具加热电极的解决方案,以实现热调谐标准具表面温度分布均匀化的目的。文章阐述了热调谐标准具... 为了提高外腔可调谐激光器热调谐标准具表面温度的均匀性,文章采用仿真分析的方法得到热调谐标准具表面温度分布特点,提出了优化热调谐标准具加热电极的解决方案,以实现热调谐标准具表面温度分布均匀化的目的。文章阐述了热调谐标准具优化加热电极轨迹分布、增加石英片以增加导热路径热阻以及优化加热电极功耗分布的技术方案,通过对优化后的热调谐标准具进行热分析模拟,得到优化后热调谐标准具的表面温度分布。分析结果表明,优化后的热调谐标准具表面温度差降低了77%,具有更好的温度均匀性。通过实验还验证了热调谐标准具表面温度均匀性对激光器波长稳定性的影响。 展开更多

关键词 激光器 外腔可调谐激光器 热调谐标准具 热分析 优化设计

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平面光波导热应力分析的改进平面应变模型 被引量：1

7

作者 李长安 全本庆 +1 位作者 关卫林 江毅 《光通信研究》 北大核心 2019年第2期47-50,共4页

为了提高采用有限元分析平面光波导热应力的精度和效率,提出了一种改进平面应变模型。通过将材料的热膨胀系数正交各向异性化,材料垂直于波导传播方向的热膨胀系数为真实的热膨胀系数,但沿波导传播方向的热膨胀系数经过适当的变换可满... 为了提高采用有限元分析平面光波导热应力的精度和效率,提出了一种改进平面应变模型。通过将材料的热膨胀系数正交各向异性化,材料垂直于波导传播方向的热膨胀系数为真实的热膨胀系数,但沿波导传播方向的热膨胀系数经过适当的变换可满足变形协调和适应平面应变模型,采用改进的平面应变模型,计算了平面光波导的热应力。计算结果表明,与广义平面应变模型相比,用改进的平面应变模型得到的应力的最大误差只有0.4%,而计算时间缩短为广义平面应变模型的12.6%,与平面应变模型相比,改进平面应变模型的计算时间相等,而计算精度大幅提高。 展开更多

关键词 平面光波导 热应力 改进平面应变模型 有限元

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QSFP+光收发模块的热设计研究 被引量：7

8

作者 杨明冬 全本庆 关卫林 《电子机械工程》 2017年第4期38-41,共4页

QSFP+光收发模块作为有源光器件中的重要组成部分,在宽带通信网络领域占有非常重要的地位。随着光网络信息容量激增,QSFP+光收发模块的速率逐步提高,其热流密度逐渐增大,模块的散热性能成为制约其进一步发展的重要因素。文中通过分析QS... QSFP+光收发模块作为有源光器件中的重要组成部分,在宽带通信网络领域占有非常重要的地位。随着光网络信息容量激增,QSFP+光收发模块的速率逐步提高,其热流密度逐渐增大,模块的散热性能成为制约其进一步发展的重要因素。文中通过分析QSFP+光模块的热传递路径,建立了光模块的热模型,采用仿真分析的方法得出不同材料、接触热阻以及发热器件布局对光模块温度场的影响。结果表明,通过减小接触热阻、提高材料的导热系数、缩短发热器件与散热片之间的距离可以有效提高光模块的散热性能。 展开更多

关键词 四通道小型可插拔光收发模块 热设计 热分析 接触热阻

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均热板散热器的传热特性实验研究 被引量：1

9

作者 杨明冬 宋蓓莉 +2 位作者 全本庆 马卫东 姜展翔 《机械与电子》 2020年第4期3-5,10,共4页

为了研究通信设备不同应用场景中散热器传热性能,设计了内嵌均热板散热器、复合芯均热板散热器和金属丝网吸热芯均热板散热器3种不同类型的散热器,针对不同风速、不同放置方向(重力因素)对3种均热板散热器的传热性能进行了实验研究。实... 为了研究通信设备不同应用场景中散热器传热性能,设计了内嵌均热板散热器、复合芯均热板散热器和金属丝网吸热芯均热板散热器3种不同类型的散热器,针对不同风速、不同放置方向(重力因素)对3种均热板散热器的传热性能进行了实验研究。实验结果表明,在不考虑重力因素的情况下,复合芯均热板散热器具有较好的传热性能,而放置方向(重力因素)对复合芯均热板散热器和单一粉末烧结吸热芯均热板散热器的传热性能影响较大,在散热器设计选型时需要重点考虑均热板散热器的实际应用场景。 展开更多

关键词 均热板 散热 热设计 散热实验

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接触界面对光收发模块的散热影响研究 被引量：2

10

作者 杨明冬 李长安 +2 位作者 关卫林 全本庆 张玓 《电子机械工程》 2018年第5期28-31,共4页

随着光收发模块集成度的增加,光收发模块热管理技术成为光通信领域的一大研究热点。由于光收发模块具有支持热插拔的特点,其与散热器之间的接触界面对散热有重要影响。文中从光收发模块热传递路径及光收发模块与散热器接触界面两方面入... 随着光收发模块集成度的增加,光收发模块热管理技术成为光通信领域的一大研究热点。由于光收发模块具有支持热插拔的特点,其与散热器之间的接触界面对散热有重要影响。文中从光收发模块热传递路径及光收发模块与散热器接触界面两方面入手,旨在找到接触界面与光收发模块温度场的关系,通过热仿真分析的方法,最终得到不同接触界面类型、接触界面平面度对光模块温度场的影响曲线。分析结果表明,通过改变接触界面形貌、减小接触界面平面度,可以有效改善光收发模块的散热性能。 展开更多

关键词 光收发模块 接触界面 散热 热仿真

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用于光收发模块热性能测试温度传感器测量误差分析 被引量：1

11

作者 姜展翔 杨明冬 +1 位作者 宋蓓莉 全本庆 《现代机械》 2020年第2期36-40,共5页

为了提高用于光收发模块热性能测试中温度传感器测量的准确性,探究相关变量参数对测量误差的影响,以光收发模块温度传感器测量误差为研究对象,对温度传感器测量误差进行理论分析;根据实际温度测试条件,通过应用Flotherm软件,建立光收发... 为了提高用于光收发模块热性能测试中温度传感器测量的准确性,探究相关变量参数对测量误差的影响,以光收发模块温度传感器测量误差为研究对象,对温度传感器测量误差进行理论分析;根据实际温度测试条件,通过应用Flotherm软件,建立光收发模块及热电偶传感器的热模型,设置相应边界条件,结合三因素三水平正交试验方法进行数值计算,研究胶水导热系数、胶滴直径、热电偶表面辐射率对测量相对误差的影响。计算结果显示:在胶水导热系数为6 W/m·k、胶滴直径为2 mm、热电偶表面辐射率为0. 12的条件下,温度测试相对误差最小;胶水导热系数对测量的相对误差影响最大,其次是胶滴直径,而热电偶表面辐射率对测量的相对误差影响不大。 展开更多

关键词 光收发模块 温度传感器 数值分析 正交试验

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小型可插拔光电模块的定位结构设计研究 被引量：1

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作者 宋蓓莉 全本庆 +2 位作者 周芸 龙汉波 张军 《电子机械工程》 2019年第6期1-4,20,共5页

光电模块是光通信行业中的核心部件,目前其光口和电口的装联主要是可插拔型结构。在可插拔型光电模块中,小型可插拔(Small Formfactor Pluggable Plus,SFP+)光电模块因封装体积小而得到广泛应用,但同时也存在较多的由插拔故障导致的信... 光电模块是光通信行业中的核心部件,目前其光口和电口的装联主要是可插拔型结构。在可插拔型光电模块中,小型可插拔(Small Formfactor Pluggable Plus,SFP+)光电模块因封装体积小而得到广泛应用,但同时也存在较多的由插拔故障导致的信号传输不畅等问题。文中针对SFP+模块光口和电口的插拔故障进行成因分析,给出了相关的定位设计优化方案。实践证明相关优化设计可有效减少模块信号传输问题,为有效提高光电模块光口和电口结构的可靠性指明了方向。 展开更多

关键词 小型可插拔光电模块 光口 电口 定位结构

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封装内气体对电热驱动MEMS性能影响的有限元分析

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作者 李长安 江毅 +2 位作者 全本庆 杨宇翔 杨明冬 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1167-1170,共4页

研究了封装内的气体对电热驱动型MEMS的性能的影响。采用有限元分析方法,得出了封装内充入不同组分的氮气和氦气混合气体时MEMS的温度场和驱动位移。分析结果表明,随着封装内混合气体中氦气含量的增加,混合气体的导热系数增加,MEMS机械... 研究了封装内的气体对电热驱动型MEMS的性能的影响。采用有限元分析方法,得出了封装内充入不同组分的氮气和氦气混合气体时MEMS的温度场和驱动位移。分析结果表明,随着封装内混合气体中氦气含量的增加,混合气体的导热系数增加,MEMS机械臂上的温差减小,驱动位移减小。为了提高MEMS性能和保持产品的批量一致性,封装内作为检漏用的氦气的含量在检漏工艺允许范围内越少越好,并且保持含量稳定不变。 展开更多

关键词 器件封装 热驱动MEMS 气体含量 有限元分析

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通信设备散热器减重设计方法研究

14

作者 杨明冬 全本庆 +1 位作者 张传彬 罗勇 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第S01期174-177,共4页

提出了一种基于“热瓶颈数”的散热器减重设计方法,通过对通信设备散热器进行热仿真分析,得到瓶颈等值分布,通过移除热瓶颈数较高处的结构,达到减重目的,并对比两种减重移除结构方案在不同散热环境下对散热器散热性能的影响。通过文中... 提出了一种基于“热瓶颈数”的散热器减重设计方法,通过对通信设备散热器进行热仿真分析,得到瓶颈等值分布,通过移除热瓶颈数较高处的结构,达到减重目的,并对比两种减重移除结构方案在不同散热环境下对散热器散热性能的影响。通过文中介绍的方法,可以在满足散热器散热性能的基础上达到减重目的,对散热器减重设计具有很好的设计指导意义。 展开更多

关键词 减重设计 散热器 热阻 热瓶颈数

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蝶形激光器管脚振动疲劳寿命分析

15

作者 李长安 全本庆 +1 位作者 关卫林 杨明冬 《光通信研究》 2021年第1期49-51,共3页

针对用引线连接的蝶形激光器管脚在扫频振动测试中发生齐根断裂的问题,文章建立了有限元分析模型,模型中用不同管脚长度反映引线的影响,采用模态叠加法分析了管脚在20 g、20~2000 Hz正弦扫频振动下的应力。基于Miner准则,计算了管脚在... 针对用引线连接的蝶形激光器管脚在扫频振动测试中发生齐根断裂的问题,文章建立了有限元分析模型,模型中用不同管脚长度反映引线的影响,采用模态叠加法分析了管脚在20 g、20~2000 Hz正弦扫频振动下的应力。基于Miner准则,计算了管脚在振动条件下的寿命。分析结果表明:(1)原激光器管脚的固有频率高于2000 Hz,连接引线后,固有频率降低到2000 Hz以内,在振动条件下会发生共振;适当位置固定引线,可将其固有频率提高到2000 Hz以上,从而避免共振;(2)原激光器管脚在振动条件下为无限寿命,用引线连接后的激光器管脚寿命大幅降低,在适当位置固定引线可以将管脚寿命提高到无限寿命。 展开更多

关键词 蝶形激光器 管脚 疲劳寿命 有限元法

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多层薄膜沉积的应力仿真分析 被引量：8

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作者 李长安 杨明冬 +1 位作者 全本庆 关卫林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第4期404-408,共5页

提出了一种薄膜本征应力的模拟方法,数值仿真分析了多层薄膜沉积过程中的热应力和本征应力。通过引入本征应力系数,并借助现有的热应力有限元分析程序,模拟了薄膜的本征应力,并从理论上证明了该方法的合理性。采用模型重构-应力初始化... 提出了一种薄膜本征应力的模拟方法,数值仿真分析了多层薄膜沉积过程中的热应力和本征应力。通过引入本征应力系数,并借助现有的热应力有限元分析程序,模拟了薄膜的本征应力,并从理论上证明了该方法的合理性。采用模型重构-应力初始化的方法模拟了材料增长,建立了多层薄膜应力分析模型。工程实例分析结果表明,采用该方法和流程可以方便地模拟出多层薄膜在每个沉积阶段的本征应力和热应力。 展开更多

关键词 薄膜 膜应力 有限元 材料增长

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