基于稳态场的隧道超前探测预测方法研究

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作者 宋苗苗 李智强 +1 位作者 林军彦 邢少杰 《电波科学学报》 北大核心 2025年第4期777-783,共7页

随着城市化进程的加速,盾构施工在地下隧道工程建设中得到广泛应用。然而,地下地质条件的复杂性和不确定性,盾构施工往往面临诸多风险,如涌水、突泥、坍塌、岩爆等,不仅影响掘进效率,导致工程进度延误,造成巨大的经济损失,严重时还可能... 随着城市化进程的加速,盾构施工在地下隧道工程建设中得到广泛应用。然而,地下地质条件的复杂性和不确定性,盾构施工往往面临诸多风险,如涌水、突泥、坍塌、岩爆等,不仅影响掘进效率,导致工程进度延误,造成巨大的经济损失,严重时还可能威胁施工人员的生命安全。因此,远距离准确地预测掌子面前方含水构造的位置是一项亟需解决的勘探难点。直流电阻率法是公认对水体及空洞等不良地质体较为敏感的一种探测手段,基于稳态场的聚焦探测方法是直流电阻率测量技术的延伸,本文采用此方法对掌子面前方的异常体位置预测开展研究。首先,考虑地层频散效应,对不同地层存在不良地质体时进行正演分析,探究其电阻率响应特性。高阻地层中存在低阻异常体时,地层电阻率ρ1与异常体电阻率ρ2比值越大,百分频率效应PFE变化幅度越小;低阻地层中存在高阻异常体时,ρ2越大,视电阻率变化幅度越大,PFE变化幅度越大。其次,利用掘进前期含异常体层与均质层的电压差信息,采用梯度下降法优化得到掌子面前方的电压差信息。发现波谷和波峰位置不受ρ1和ρ2的影响,随着掌子面靠近异常体,波谷和波峰现象明显,波谷、波峰的位置与掌子面的距离L逐渐减小。最后,根据L与掌子面所在位置的关系分析,预测异常体所在位置。异常体距离掌子面较远时预测结果较差,当异常体位于掌子面前方38 m以内时,预测误差可在3 m以内,提高了隧道掌子面前方存在含水构造时的超前探测距离。 展开更多

关键词 稳态场 直流电阻率法 隧道超前探测 含水构造 视电阻率

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稳态场中源的识别、设计与实验

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作者 黄光远 孙茂桐 +1 位作者 董凡 薛亦兵 《应用科学学报》 CAS CSCD 1993年第1期75-82,共8页

应用优化方法给出了椭圆型方程反演问题的三种不同条件下的解法.还给出了物理实验方法及结果,说明所给方法不仅是可行的,还可推广应用于其他各类稳态场分布的源函数识别和设计中.

关键词 稳态分布场 源函数 识别 设计 椭圆型方程 反演问题

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三维稳态地温场全信息数值模拟

3

作者 戴世坤 田红军 +4 位作者 贾金荣 张莹 朱德祥 赵文学 蒋凡 《地球物理学报》 北大核心 2025年第3期988-1003,共16页

针对常规的数值模拟方法存在计算量大、边界条件近似和难以准确地模拟三维偏微分方程表征的物理信息等问题,本文提出了任意起伏地形下的一种高效、高精度的全信息数值模拟方法.该方法沿水平方向(-∞,+∞)进行二维全信息傅里叶变换,将三... 针对常规的数值模拟方法存在计算量大、边界条件近似和难以准确地模拟三维偏微分方程表征的物理信息等问题,本文提出了任意起伏地形下的一种高效、高精度的全信息数值模拟方法.该方法沿水平方向(-∞,+∞)进行二维全信息傅里叶变换,将三维偏微分方程转化为不同波数下的一维常微分方程进行求解,减少了计算量及存储需求,不同波数之间常微分方程相互独立,具有高度并行性.保留垂向为空间域并引入行波分解,消除了上下边界对模拟区域的影响,具有严格的上下边界条件,且每个垂向深度对应的水平网格任意,具有分辨率高,剖分灵活等特点.水平方向采用二维全信息傅里叶变换,获得异常场的正确波数谱信息,再对异常场所有的波数谱信息进行二维全信息逆变换,从而得到空间域的异常场.该方法在水平方向不存在截断效应,相对于标准FFT和Gauss-FFT,没有丢掉任何波数谱信息;每个单元利用一维形函数的高精度解和傅里叶变换的高效性,实现了高效、快速和准确地模拟三维偏微分方程描述的物理信息.本文设计棱柱体,对比数值解与解析解结果,验证了本文算法的正确性,分析异常场的波数谱分布特征,总结波数选取规律,同时对比本文算法与有限单元法、Gauss-FFT的计算精度与效率.设计高、低热导组合模型,进一步讨论边界条件的影响.最后设计任意起伏地形,说明本文算法对任意复杂地形下的适应性,为任意复杂条件大规模、高效、精细化反演成像、定量解释和人机相互解释奠定了基础. 展开更多

关键词 三维稳态地温场 全信息正反变换 波数谱信息 全信息数值模拟 任意起伏地形

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稳态大视场偏振干涉成像光谱仪的通量分析 被引量：2

4

作者 张淳民 赵葆常 +1 位作者 相里斌 高瞻 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第10期98-102,共5页

在简要论述稳态大视场偏振干涉成像光谱仪 (SLPIIS)的干涉成像原理的基础上 ,重点对稳态大视场偏振干涉成像光谱仪的通量进行了分析和计算 .在考虑透射比的情况下 ,推导了偏振器偏振化方向及二分之一波片的光轴取向偏离理想方向时通量... 在简要论述稳态大视场偏振干涉成像光谱仪 (SLPIIS)的干涉成像原理的基础上 ,重点对稳态大视场偏振干涉成像光谱仪的通量进行了分析和计算 .在考虑透射比的情况下 ,推导了偏振器偏振化方向及二分之一波片的光轴取向偏离理想方向时通量随偏角的变化关系 ,给出了最大调制度情形下的通量数值 .这种稳态大视场偏振干涉成像光谱仪适用波长范围广 ,具有结构简单、超小型和大视场补偿功能 ,突出了高稳态、高通量的显著特点 ,特别适合航空、航天遥感及微弱信号探测 ,在军事。 展开更多

关键词 稳态大视场 偏振干涉成像光谱议 通量 分析

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水下稳态涡流场声传播的数值模拟和实验研究 被引量：1

5

作者 喻敏 樊丁繁 +1 位作者 张烨 刘航 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期419-425,共7页

声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational F... 声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法获取涡流场参数。最后将通过涡流场声信号的时延结果,与实验测量值进行对比分析。结果表明,对于涡核半径为30 mm,最大切向速度为1.2 m·s^(-1)的涡流场,数值模拟误差小于10%,验证了基于射线声学的水下稳态涡流场声传播数值模拟的有效性。 展开更多

关键词 射线声学 稳态涡流场 声传播 时延

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下击暴流出流段非稳态风场的大气边界层风洞模拟 被引量：4

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作者 钟永力 晏致涛 +2 位作者 李妍 杨小刚 蒋森 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期58-65,共8页

为在风洞实验室中实现大尺度下击暴流出流段风场模拟,基于平面壁面射流方法,设计制作了一套下击暴流出流段非稳态风场的模拟装置。通过增加壁面射流喷口及风机,得到下击暴流的水平平均风速竖向剖面。采用快开阀门形成非稳态的突变风场,... 为在风洞实验室中实现大尺度下击暴流出流段风场模拟,基于平面壁面射流方法,设计制作了一套下击暴流出流段非稳态风场的模拟装置。通过增加壁面射流喷口及风机,得到下击暴流的水平平均风速竖向剖面。采用快开阀门形成非稳态的突变风场,与安德鲁斯空军基地下击暴流实测数据对比,对模拟装置进行了验证。结果表明:设计的基于壁面射流的下击暴流模拟装置能够有效模拟下击暴流出流段风场;在稳态条件下,装置能够形成较为均匀的二维平面壁面射流流场,在完全发展区域,能够得到与典型下击暴流竖向平均风速剖面较为吻合的结果;采用非稳态的壁面射流装置,能够得到非常接近实际下击暴流的时变平均风速。 展开更多

关键词 下击暴流 壁面射流 风洞试验 非稳态风场

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轴对称场涡流的数值计算方法 被引量：3

7

作者 陈绍林 刘淑英 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期125-127,共3页

计算轴对称场的涡流 ,用数值方法求解贝塞尔方程·利用相量法将分析静态场的有限差分法用于分析正弦稳态场 ;将求解电场强度的微分方程变为求解磁场强度的微分方程 ,使得第二类边值问题变为第一类边值问题·用磁场强度的旋度求... 计算轴对称场的涡流 ,用数值方法求解贝塞尔方程·利用相量法将分析静态场的有限差分法用于分析正弦稳态场 ;将求解电场强度的微分方程变为求解磁场强度的微分方程 ,使得第二类边值问题变为第一类边值问题·用磁场强度的旋度求得电场强度 ,再由电场强度求得电流密度·用来计算油井套管的涡流 ,计算结果与实验结果相符· 展开更多

关键词 数值计算 正弦稳态场 轴对称场 涡流 边值问题 贝塞尔方程 相量法

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高剂量率脉冲γ辐射装置的建立

8

作者 方登富 唐智辉 +3 位作者 韦应靖 段嘉宇 李胤 张婷婷 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第2期154-161,共8页

为解决临界事故报警设备的辐射性能测试问题,建立了基于稳态^(60)Co辐射切割的脉冲辐射装置。该装置建立在活度约为5000Ci的^(60)Co标准装置上,通过重力调节切割器的运动速度,利用切割器上预设的准直光阑切割稳态辐射以获得脉冲γ射线... 为解决临界事故报警设备的辐射性能测试问题,建立了基于稳态^(60)Co辐射切割的脉冲辐射装置。该装置建立在活度约为5000Ci的^(60)Co标准装置上,通过重力调节切割器的运动速度,利用切割器上预设的准直光阑切割稳态辐射以获得脉冲γ射线。经由蒙卡模拟明确了基本参数与实验设计,装置搭建完成后进行了各项测试。测得辐射特性如下:1)单脉冲的空气比释动能在136μGy~311μGy,测量重复性不超过1.3%;2)脉冲γ辐射在水平方向上的辐射野直径为10 cm,垂直方向的辐射野直径为9.5cm;3)脉冲γ辐射的脉冲宽度范围为80 ms~220 ms。该脉冲γ辐射装置的建立,可为临界事故报警设备的生产调试及运行监测提供测试平台。 展开更多

关键词 临界事故报警设备 脉冲γ辐射 稳态辐射场切割 辐射野

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激光光谱技术在燃烧流场诊断中的应用 被引量：38

9

作者 刘晶儒 胡志云 +8 位作者 张振荣 关小伟 王晟 陶波 叶景峰 张立荣 黄梅生 赵新艳 叶锡生 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期284-296,共13页

介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展,叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统。给出并分析了激光光谱技术对预混火焰... 介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展,叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统。给出并分析了激光光谱技术对预混火焰稳态燃烧场和固体燃剂瞬态燃烧场的温度、主要组分及浓度、流场密度和火焰构造测量的实验结果。实验结果表明,基于激光光谱的燃烧诊断技术不仅能够实现对稳态燃烧场的高精度测量,而且能够应用于复杂的瞬态燃烧场诊断。 展开更多

关键词 激光光谱 稳态燃烧场 瞬态燃烧场 光谱诊断

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热环境下硬涂层薄壁圆柱壳自由振动的半解析建模及振动特性分析

10

作者 郑豪杰 杨建 +2 位作者 刘鑫 邓宇 张月 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期72-79,112,共9页

借助有限元软件模拟真实热场情况下圆柱壳在厚度方向的温度分布,再将其与广义Jacobi多项式与Rayleigh-Ritz方法相结合,建立了在稳态热场环境下的硬涂层薄壁圆柱壳复合结构的自由振动半解析模型。以涂敷NiCoCrAlY硬涂层材料的薄壁圆柱壳... 借助有限元软件模拟真实热场情况下圆柱壳在厚度方向的温度分布,再将其与广义Jacobi多项式与Rayleigh-Ritz方法相结合,建立了在稳态热场环境下的硬涂层薄壁圆柱壳复合结构的自由振动半解析模型。以涂敷NiCoCrAlY硬涂层材料的薄壁圆柱壳为例,对其在稳态热场环境下的振动特性进行分析。在不同温度条件下(20℃、50℃、100℃、150℃、200℃),通过理论计算与有限元结果的对比,验证了该半解析模型的正确性与有效性。同时,探讨了截断数N、不同温度及基体厚度对硬涂层薄壁圆柱壳复合结构振动特性的作用规律。结果表明:当截断数N达到7时,可以获得更为精确的振动分析结果;模态损耗因子随着周向波数的增加而增大,尤其在高温环境下更为显著,而固有频率则随温度升高而降低,且降低速度随着温度进一步升高而加快;随着基体厚度的增加,模态损耗因子呈现下降趋势,且温度越高下降幅度越大。 展开更多

关键词 圆柱壳 硬涂层 稳态热场 半解析

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阶梯轴台肩圆角冷挤压成形速度场建模研究 被引量：2

11

作者 张双杰 曾富铭 +2 位作者 韩建业 周增宾 李军 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期17-19,共3页

将开式冷挤压技术用于阶梯轴台肩圆角的成型。分析了阶梯轴台肩圆角开式冷挤压成形的变形特点,建立了该变形过程的非稳态动可容连续速度场,并利用上限法原理得出功率计算公式,通过实验结果与理论计算,验证了该模型的可行性。

关键词 台肩圆角 开式冷挤压 非稳态速度场 上限法

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高压断路器灭弧室气流场计算机辅助模拟数值计算 被引量：1

12

作者 钟建英 林莘 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2002年第z1期126-129,共4页

以流体动力学为基础,利用流体力学计算软件包PHOEMCS对高压断路器灭弧室气流场数值分析的计算机辅助模拟思想,通过对一个典型的拉伐尔喷口的稳态气流场的数值模拟计算,验证了本文的软件包和自编程方式相结合的思想是可行的.

关键词 灭弧室 数值计算 稳态气流场计算

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变截面管无芯棒开式冷挤压塑性变形分析 被引量：2

13

作者 鲁素玲 韩鹏彪 +1 位作者 张双杰 李军 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2004年第3期27-30,共4页

运用场论及流体动力学的理论 ,分析了变截面管无芯棒开式冷挤压的变形特点 ,给出了该变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程 ,并由流函数方程建立了运动学许可速度场。分析了影响速度场变化的主要因素 ,从位置和形式两方面确定了塑性变... 运用场论及流体动力学的理论 ,分析了变截面管无芯棒开式冷挤压的变形特点 ,给出了该变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程 ,并由流函数方程建立了运动学许可速度场。分析了影响速度场变化的主要因素 ,从位置和形式两方面确定了塑性变形区边界和速度间断线。 展开更多

关键词 变截面管 开式冷挤压 速度间断 流函数 非稳态速度场

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圆盘多供气孔气体静压止推轴承的有限元分析 被引量：5

14

作者 包钢 樊蕾 +1 位作者 李军 王祖温 《机床与液压》 北大核心 2003年第2期145-147,共3页

本文以二维雷诺方程为基础,采用有限元法求解了圆盘多供气孔气体静压止推轴承的稳态压力场,并对不同参数对轴承性能的影响作了一定的分析。

关键词 圆盘多供气孔气体静压止推轴承 有限元 二维雷诺方程 稳态压力场

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外锥内直孔件开式冷挤压成形理论建模研究 被引量：1

15

作者 韩鹏彪 马磊 +4 位作者 李军 鲁素玲 冀晓磊 王同会 陈玉玺 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期60-64,共5页

运用流体动力学和塑性变形理论,给出了外锥内直孔件开式冷挤压变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程,并由流函数方程建立了非稳态动可容速度场,分析了影响速度场变化的主要因素。分析了速度间断面的形式和表达式,并以此为积分边界,以... 运用流体动力学和塑性变形理论,给出了外锥内直孔件开式冷挤压变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程,并由流函数方程建立了非稳态动可容速度场,分析了影响速度场变化的主要因素。分析了速度间断面的形式和表达式,并以此为积分边界,以间断速度、应变速率为积分函数,采用高斯五点数值积分求得应变功率、速度间断功率和摩擦功率,从而得到上限功率。利用上限原理,得到了挤压功率、挤压力的理论模型。通过模型优化和编程计算,得到了挤压功率和挤压力理论数值,与有限元模拟结果对比,误差小于10%,验证了外锥内直孔件开式冷挤压理论模型建立的可行性和正确性,可用于此类件的工艺制定和设备选取。 展开更多

关键词 外锥内直孔件 开式冷挤压 上限法 流函数 非稳态速度场

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深小锥孔开式冷挤压成形极限的理论及实验研究 被引量：2

16

作者 张双杰 毛浩恩 +1 位作者 韩鹏彪 李军 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2004年第6期47-49,54,共4页

通过分析深小锥孔开式冷挤压成形特点 ,描述了其成形极限 ,建立了变形区非稳态连续速度场 ;利用上限原理得到了成形极限的理论模型。通过分析各主要参数对成形极限的影响 ,得到了深小锥孔件开式冷挤压成形的理论成形范围 ,通过与实验结... 通过分析深小锥孔开式冷挤压成形特点 ,描述了其成形极限 ,建立了变形区非稳态连续速度场 ;利用上限原理得到了成形极限的理论模型。通过分析各主要参数对成形极限的影响 ,得到了深小锥孔件开式冷挤压成形的理论成形范围 ,通过与实验结果比较 ,误差小于 8% ,满足实用要求。 展开更多

关键词 深小锥孔 开式冷挤压 非稳态连续速度场 成形极限 上限法

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开式冷挤压成形深小锥孔尺寸预测的理论研究 被引量：1

17

作者 韩鹏彪 鲁素玲 +1 位作者 李军 张双杰 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期105-107,125,共4页

运用场论及流体动力学的理论,建立了深小锥孔开式冷挤压的非稳态速度场,运用上限法建立了变形功率和各主要参数间的函数关系。对开式冷挤压深小锥孔的尺寸进行了预测,得到了内孔母线曲线形式及坯料外锥度与内锥孔锥角的理论关系曲线。

关键词 深小锥孔 开式冷挤压 流函数 非稳态速度场 上限法

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深小锥孔零件无芯棒开式冷挤压刚塑性边界分析 被引量：1

18

作者 鲁素玲 刘玉忠 +1 位作者 韩鹏彪 毛浩恩 《河北科技大学学报》 CAS 2004年第1期42-45,共4页

运用场论及流体动力学的理论,分析了深小锥孔零件无芯棒开式冷挤压的变形特点,给出了该变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程,并由流函数方程建立了运动学许可速度场。分析了影响速度场变化的主要因素,从位置和形式2方面确定了刚塑性... 运用场论及流体动力学的理论,分析了深小锥孔零件无芯棒开式冷挤压的变形特点,给出了该变形过程非稳态速度场的瞬时流函数方程,并由流函数方程建立了运动学许可速度场。分析了影响速度场变化的主要因素,从位置和形式2方面确定了刚塑性变形区边界和速度间断线方程。 展开更多

关键词 深小锥孔零件 开式冷挤压 速度间断 流函数 非稳态速度场 无芯棒 刚塑性 流体动力学

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开式冷挤压成形深小锥孔件时极限变形程度的理论研究

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作者 张双杰 毛浩恩 +3 位作者 刘玉忠 曾富铭 李军 赵军 《金属成形工艺》 2004年第2期61-63,共3页

　给出了深小锥孔件开式冷挤压成形时极限变形程度的定义,建立了变形区非稳态连续速度场;利用上限原理得到了极限变形程度的理论判据。分析了各主要参数对极限变形程度的影响规律,对指导制定深小锥孔件开式冷挤压成形工艺具有重要意义。

关键词 深小锥孔 开式冷挤压 非稳态连续速度场 极限变形程度 上限法

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柔性直流换流阀IGBT器件散热性能分析 被引量：3

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作者 厉天威 罗兵 +4 位作者 刘磊 项阳 李斌 李敏 唐力 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2020年第12期43-48,共6页

针对高压柔性直流输电系统换流阀用焊接式绝缘栅双极型晶体管(insulated gate biopolar transistor,IGBT)器件开展了发热机理和散热特性研究。基于器件发热特点,首先采用瞬态双曲线法对器件的热阻进行测试并确定了器件总热阻,总热阻与... 针对高压柔性直流输电系统换流阀用焊接式绝缘栅双极型晶体管(insulated gate biopolar transistor,IGBT)器件开展了发热机理和散热特性研究。基于器件发热特点,首先采用瞬态双曲线法对器件的热阻进行测试并确定了器件总热阻,总热阻与根据器件结构参数和各层材料导热系数求解得到的结果一致,验证了用于有限元模型各层材料导热系数选取的准确性。然后建立了器件完整的三维有限元模型,包括芯片、DCB板、基板、硅胶和外壳等,依次开展器件稳态热场、瞬态热场和热力耦合场计算。稳态热场计算表明,基板对流换热系数的取值是器件散热的关键,改变器件上层的硅胶导热系数对散热效果不明显;瞬态热场计算可知,在28 s后器件温升达到稳态,最高运行温度为80.2℃,各芯片热均匀性良好;以稳态热场结果作为荷载开展了器件的应力计算,结果表明器件翘曲和残余应力小,运行可靠性好。通过测试和仿真手段详尽地分析了IGBT器件的散热特性,可以为后续器件优化设计和可靠运行提供良好技术支持。 展开更多

关键词 IGBT 测试 稳态热场 瞬态热场 热力耦合场

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