半导体制冷的圆柱体三维传热模型及仿真.pdf

《半导体制冷的圆柱体三维传热模型及仿真》这篇论文主要探讨了在半导体冷却技术背景下，如何建立和分析圆柱体三维传热模型。文章由刘孝锋、袁怡圃和武存江共同撰写，发表在2014年4月的《泉州师范学院学报》上。研究的主要目标是考虑热源和外部环境对圆柱体三维传热模型和温度场分布的影响，并基于此建立了基于半导体制冷的圆柱体三维传热模型。 作者考虑了热源（如半导体制冷片）的位置和外部环境条件（如自然对流空气的换热）对模型的影响。他们假设圆柱体的外表面与温度T₀的自然对流空气进行热交换，且忽略半导体制冷片散热系统对换热的影响。半导体制冷片放置在圆柱体底部，作为点热源处理，产生的热量对整个圆柱体进行加热或冷却。 为了构建这个模型，作者采用了变量分离法和拉普拉斯变换法，导出了圆柱体三维温度场的封闭解析解。这是一种数学方法，用于解决热传导方程，特别是在考虑时间和空间维度上的温度变化时。在冷却过程中，热传导方程描述了热量从半导体制冷片传递到圆柱体的过程，而在加热过程中，则描述了热量从外部环境传递到圆柱体的情况。 通过数值计算和编程仿真，作者给出了相应的仿真结果，这些结果揭示了半导体制冷片位置变化对圆柱体三维温度场的影响特性。这种分析对于理解圆柱体内部温度分布的复杂性，以及优化半导体冷却技术在实际应用中的性能具有重要意义。例如，在飞行器结构设计和计算机薄膜透气性测试装置等工程领域，精确的温度场模型有助于提高设备的效率和可靠性。 此外，论文还引用了先前的研究，如利用特征值法、Bessel函数、有限元方法和傅立叶级数展开法来处理不同边界条件下的圆柱体三维传热问题。这些方法展示了热源特性、初始条件和边界条件的变化如何影响传热模型和温度场解的形式。 这篇论文为半导体冷却技术在圆柱体结构中的应用提供了理论依据，特别是对圆柱体三维温度场的解析解和仿真结果的深入分析，有助于进一步推动该领域的研究和发展。同时，它也强调了热源特性和环境因素在建立准确传热模型中的关键作用。