本發(fā)明屬于兩相冷卻，具體涉及一種基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法。

背景技術：

1、大功率和高集成度是有源相控陣雷達(aesa)、和微機械系統(tǒng)技術(mems)的重要發(fā)展趨勢，其中以gan為代表的第三代半導體材料和以sip、soc為代表的三維集成微系統(tǒng)技術是實現(xiàn)上述兩者的關鍵技術，由此導致的高熱流密度芯片冷卻問題已經(jīng)成為制約武器裝備作戰(zhàn)能力提升的主要瓶頸之一，傳統(tǒng)的單相液冷散熱手段已經(jīng)無法滿足電子裝備的散熱需求。其中，單個回路的泵驅兩相液冷系統(tǒng)的研究已經(jīng)相對成熟，而多并聯(lián)支路的泵驅兩相液冷系統(tǒng)因為各支路熱耗不同，導致各個支路流阻不同，非常容易出現(xiàn)流動不穩(wěn)定性造成設備的過熱損毀。

2、申請?zhí)枮?02110938474.0的中國專利，公開了一種實現(xiàn)流量穩(wěn)定分配的泵驅兩相液冷系統(tǒng)及流量控制方法，專利中的泵驅兩相液冷系統(tǒng)包含多個并聯(lián)的液冷單元，并聯(lián)兩相液冷單元包括若干并聯(lián)液冷支路，各液冷支路內(nèi)串聯(lián)電磁閥、恒流閥及回熱器。該發(fā)明通過在各冷卻支路單獨設置電磁閥、恒流閥和回熱器，實現(xiàn)各冷卻支路流量的均勻分配，避免干燒現(xiàn)象，并根據(jù)冷卻支路的運行狀態(tài)調(diào)節(jié)泵運行狀態(tài)和冷卻支路的通斷。

3、該技術發(fā)明通過在每個冷卻支路中設置電磁閥、恒流閥和回熱器的方法實現(xiàn)了流量的均勻分配，其存在的問題是在每個冷卻支路因為存在電磁閥、恒流閥和回熱器會造成每個支路占用較大的設備體積，而在彈載、星載等空間尺寸限制苛刻并且冷卻支路較多的平臺上是無法采用這種方案的。每個冷卻支路上的電磁閥、恒流閥均需要控制器進行控制，因此系統(tǒng)需要比較復雜的控制邏輯，并且每個支路均存在電磁閥、恒流閥等裝置增大了設備的故障發(fā)生率以及系統(tǒng)泄漏風險。

4、申請?zhí)枮?02010919278.4的中國專利，公開了一種兩相冷卻系統(tǒng)多并聯(lián)支路穩(wěn)定裝置及方法，所述裝置包括控制單元，每個支路的監(jiān)測單元、流量調(diào)節(jié)單元以及帶熱負載的冷板，以及管路：控制單元根據(jù)支路上溫度進行負反饋調(diào)節(jié)，溫度信號轉換為電信號，充當流量調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)的驅動控制信號；監(jiān)測單元采集所在支路上流量以及溫度信號，并反饋到控制單元；流量調(diào)節(jié)單元根據(jù)驅動控制信號調(diào)節(jié)所在支路的兩相冷卻工質(zhì)流量；冷板設有兩相冷卻流道；管路將各個支路的流量調(diào)節(jié)單元、監(jiān)測單元、帶熱負載的冷板連接形成并聯(lián)的兩相工質(zhì)通路。采用本發(fā)明能夠通過入口節(jié)流、流量調(diào)節(jié)等功能解決兩相冷卻系統(tǒng)多并聯(lián)支路的熱負載不均衡導致流量分配不均勻、流動不穩(wěn)定性，保障每個支路不因溫度過高而被燒壞。

5、該技術發(fā)明包含多并聯(lián)支路，每個支路均包含流量調(diào)節(jié)單元、監(jiān)測單元、阻力調(diào)節(jié)單元和帶熱負載的冷板，因此與上述發(fā)明存在相同的問題，在實際使用中系統(tǒng)復雜。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種基于兩相流冷卻技術的多支路流量分配方法，旨在解決在空間尺寸受限條件下兩相冷卻工質(zhì)的多支路流量分配難題。

2、實現(xiàn)本發(fā)明的技術解決方案為：一種基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，適用于在受限空間內(nèi)部實現(xiàn)兩相冷卻工質(zhì)的并聯(lián)多支路流量分配，步驟如下：

3、步驟1、設計流量分配裝置；

4、步驟2、設計并驗證并聯(lián)支路冷板2的內(nèi)部流道結構參數(shù)；

5、步驟3、進行流量分配結構仿真設計；

6、步驟4、設計集液腔結構；

7、步驟5、進行流量分配。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點在于：

9、(1)易于在受限空間內(nèi)實現(xiàn)多并聯(lián)支路的流量分配，占用空間小，結構緊湊，可充分實現(xiàn)兩相冷卻系統(tǒng)的高集成度和輕量化設計。

10、(2)依據(jù)不同支路的散熱需求，可實現(xiàn)流量的不均勻分配，可以保證流動沸騰換熱具有很好的穩(wěn)定性。

11、(3)多個并聯(lián)支路無需電磁閥、恒流閥等附件，充分減少管路中接口的數(shù)量，大幅度降低系統(tǒng)故障發(fā)生率以及管路中制冷劑的泄漏風險。

技術特征：

1.一種基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，適用于在受限空間內(nèi)部實現(xiàn)兩相冷卻工質(zhì)的并聯(lián)多支路流量分配，步驟如下：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，步驟1中，設計流量分配裝置，具體如下：

3.根據(jù)權利要求2所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，步驟2中，設計并驗證并聯(lián)支路冷板(2)的內(nèi)部流道結構參數(shù)，具體如下：

4.根據(jù)權利要求3所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，采用平均溫差法開展冷板流道的結構設計，對冷卻介質(zhì)在兩相冷板中的流動過程做如下假設：

5.根據(jù)權利要求4所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于：兩相冷板的壓力損失包含三部分：重力壓力降、加速壓力降、摩擦阻力壓力降，由于此冷板中重力壓力降較小，忽略不計，所以，此處只考慮加速壓力降和摩擦阻力壓力降；

6.根據(jù)權利要求5所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，步驟3中，進行流量分配結構仿真設計，具體如下：

7.根據(jù)權利要求6所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，步驟4中，設計集液腔結構，具體如下：

8.根據(jù)權利要求7所述的基于兩相冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，其特征在于，步驟5中，進行流量分配，具體如下：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于兩相流冷卻技術的并聯(lián)多支路流量分配方法，是基于結構設計而非依靠流量調(diào)節(jié)單元、監(jiān)測單元、阻力調(diào)節(jié)單元等附件來實現(xiàn)流量精確分配的設計方法。本發(fā)明的實現(xiàn)主要通過三個步驟來實現(xiàn)，其中包括：并聯(lián)支路冷板流道結構參數(shù)的設計與驗證、流量分配結構的仿真設計和集液腔結構的設計。本發(fā)明無需依賴電磁閥、恒流閥等附件即可實現(xiàn)兩相流量的精確分配，不僅有利于裝備的高集成度設計，而且可以實現(xiàn)流動沸騰換熱的高穩(wěn)定性，并且可充分減少兩相冷卻系統(tǒng)中接口的數(shù)量，進而大幅度降低氟利昂等冷卻工質(zhì)的泄漏風險。

技術研發(fā)人員：夏明凱,張敬旋,王曉暉,王勇慧,黃鵬,張法乾,陳天宇
受保護的技術使用者：中國航天科工集團八五一一研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9