劉珂 蘇義腦 高文凱 竇修榮

(1.中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司 2.中國石油勘探開發(fā)研究院)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加速，我國對能源的需求日益增加,對能源開發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)。2020年度，我國石油和天然氣對外依存度分別為73%和43%。為加大油氣資源勘探開發(fā)力度，深部地層已被列為油氣資源勘探開發(fā)的重要接替區(qū)[1-2]。但是，在向深層鉆井邁進(jìn)的過程中，井下高溫使得現(xiàn)有常規(guī)隨鉆儀器故障頻發(fā)，這不僅延長了鉆時，降低了機械鉆速，而且制約了鉆探深度，這已成為業(yè)界的普遍共識。研制抗高溫隨鉆儀器系統(tǒng)[3-4]成為我國深層油氣資源勘探開發(fā)的關(guān)鍵核心技術(shù)。

當(dāng)前，隨鉆儀器抗高溫技術(shù)有2大研究方向：一是被動抗溫，即提高元器件和封裝工藝的耐溫指標(biāo)，但是，被動抗溫技術(shù)涉及電子元器件材料、精細(xì)化工、芯片設(shè)計制造及封裝等先進(jìn)技術(shù)的整體進(jìn)步，研發(fā)難度大、進(jìn)展緩慢；二是主動降溫，即研制井下降溫系統(tǒng)主動冷卻隨鉆儀器[5-6]。如果隨鉆儀器系統(tǒng)可實現(xiàn)主動降溫30～60 ℃，按照平均地溫梯度每100 m為3 ℃計算，可使隨鉆儀器系統(tǒng)適用垂深極限增加1 000～2 000 m，能夠有效提高隨鉆儀器抗高溫能力，滿足生產(chǎn)急需，助力深層油氣資源安全高效開發(fā)。

主動降溫技術(shù)在油氣資源勘探開發(fā)領(lǐng)域有3種研究方法[7]：①蒸汽壓縮制冷技術(shù)。2004年，J.M.HACHE[8]設(shè)計了抗高溫井下儀器主動降溫裝置。2012年，S.VERMA等[9-10]研制了在測井工具中通入飽和蒸汽來進(jìn)行制冷的試驗裝置，通過調(diào)節(jié)飽和蒸汽流入工具本體的速度來平衡加熱套(模擬井筒高溫環(huán)境)和加熱器(模擬工具本體電路系統(tǒng)產(chǎn)生熱量)傳遞到工具本體的熱量。該技術(shù)制冷過程中利用蒸汽壓縮降溫，造成裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，不適于徑向尺寸嚴(yán)苛的隨鉆儀器。②半導(dǎo)體制冷技術(shù)。1983年，G.F.BOESEN[11]通過串聯(lián)四級半導(dǎo)體制冷片，實現(xiàn)了井下電路溫度從204.4 ℃降至135.0 ℃，但未指出該數(shù)據(jù)為瞬時值還是穩(wěn)態(tài)值。2007年，C.GOLLA等[12]通過導(dǎo)熱材料將半導(dǎo)體制冷片與熱敏元器件熱耦合處理，進(jìn)行點對點制冷方案設(shè)計。2015年，S.SOPRANI等[13]將半導(dǎo)體制冷片裝入測井工具電路艙內(nèi)，測試得到最佳數(shù)據(jù)為：環(huán)境溫度180 ℃，電路系統(tǒng)溫度148 ℃，產(chǎn)生溫差32 ℃，但未提供測試持續(xù)時間。2016年以來，胡永建和GAO W.K.等[14-17]設(shè)計將半導(dǎo)體制冷片裝入隨鉆儀器側(cè)壁艙體，構(gòu)建試驗測試裝置。研究結(jié)果表明：測試開始階段降溫效果明顯，但由于半導(dǎo)體制冷片結(jié)構(gòu)尺寸小，其冷熱端面距離近，熱端發(fā)熱量易影響冷端制冷量，隨著發(fā)熱量逐漸抵消制冷量，溫度開始上升。由此得到，在封閉空間內(nèi)，短時間內(nèi)半導(dǎo)體制冷量可用于降溫，但是對于隨鉆長時間的工況，半導(dǎo)體制冷技術(shù)不適用于隨鉆儀器的主動降溫。③氣體回?zé)崾街评浼夹g(shù)。2005年，G.REVELLAT等[18]提出將氣體回?zé)崾街评錂C用于測井或隨鉆儀器的設(shè)想。2019年，劉珂等[19]研制了基于氣體回?zé)崾街评湓淼碾S鉆儀器主動降溫試驗裝置，成功將工業(yè)級功率器件溫度拓展至150 ℃以上。該技術(shù)采用氣體回?zé)崾街评錂C[20]，結(jié)構(gòu)尺寸小(滿足隨鉆儀器結(jié)構(gòu)尺寸要求)、制冷效率高(理論上可達(dá)到逆卡諾循環(huán)制冷效率，即理論上可以實現(xiàn)制冷效率最大值[21])；同時，氣體回?zé)崾街评溆址Q為機械式制冷[22]，靠機械運動推動工質(zhì)氣體發(fā)生狀態(tài)變化，進(jìn)而產(chǎn)生制冷效應(yīng)。當(dāng)前，氣體回?zé)崾街评錂C已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，因此該技術(shù)是隨鉆儀器較理想的主動降溫技術(shù)。

本文基于傳熱學(xué)理論和數(shù)值方法，在前期隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)阻熱性能[5]和傳熱特性[6]研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立了隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)冷卻效果物理模型和數(shù)值模型，研究絕熱材料、電路系統(tǒng)、降溫裝置和井下環(huán)境等相關(guān)參數(shù)對井下電路產(chǎn)生降溫幅度的影響。所得結(jié)果豐富了隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)相關(guān)理論，可為井下降溫系統(tǒng)的開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 物理模型和數(shù)值模型

1.1 物理模型

為提高常規(guī)隨鉆儀器耐高溫指標(biāo)，在隨鉆儀器電路艙內(nèi)增加降溫裝置，以主動調(diào)控電路系統(tǒng)溫度，使其處于高溫環(huán)境而自身溫度降低到可承受溫度范圍內(nèi)。圖1為隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)物理模型[23]，主要包括鉆鋌、電路艙、電路系統(tǒng)、導(dǎo)冷裝置、降溫裝置及絕熱材料(圖1中未示出)等。其中，電路艙位于鉆鋌側(cè)壁，用于放置電路系統(tǒng)和降溫裝置；電路系統(tǒng)由導(dǎo)熱硅脂將元器件、基板等封裝為一個體積熱源；導(dǎo)冷裝置采用高導(dǎo)熱系統(tǒng)材料包裹整個電路系統(tǒng)；降溫裝置采用定制氣體回?zé)崾轿⑿椭评錂C；絕熱材料充填在電路艙內(nèi)除去電路系統(tǒng)、導(dǎo)冷裝置、降溫裝置的空隙處，一方面減少外界高溫環(huán)境對電路系統(tǒng)的熱干擾，另一方面對降溫裝置起到保溫作用。

圖1 隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)物理模型Fig.1 Physical model of downhole cooling system of instrument while drilling

1.2 數(shù)值模型

由于鉆鋌為金屬材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)大，在長時間的鉆進(jìn)過程中，電路艙壁面與同一深度的井下環(huán)境溫度近似相等[6]，為簡化計算，忽略鉆鋌結(jié)構(gòu)，建立計算模型為絕熱材料及其包裹的電路系統(tǒng)和導(dǎo)冷裝置。計算模型如圖2所示。

圖2 計算模型圖Fig.2 Calculation model

模型參數(shù)如下：電路系統(tǒng)長、寬、高分別為120、30和3 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為5 W/(m·K)；電路艙體長、寬、高分別為142、82和25 mm；鉆鋌直徑172 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為16.27 W/(m·K)；導(dǎo)冷裝置包裹電路系統(tǒng)，壁厚為1 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為398 W/(m·K)；絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.021 W/(m·K)；降溫裝置尺寸為?30 mm×10 mm。

由于計算模型整體形狀規(guī)則，采用五面體和六面體混合網(wǎng)格劃分，并在導(dǎo)冷裝置及其附近進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化與光滑過渡，全局網(wǎng)格大小為0.001 m，網(wǎng)格模型如圖3所示。

圖3 網(wǎng)格模型示意圖Fig.3 Quarter grid model

由計算模型可知，整個計算域內(nèi)均為固體，自動滿足質(zhì)量守恒定律和動量守恒定律。因此，控制方程為傳導(dǎo)熱能量方程，即

(1)

式中：λi為導(dǎo)熱率，i=1，2，3，分別表示絕熱材料、導(dǎo)冷裝置和電路系統(tǒng)，W/(m·K)；T為計算模型溫度，K；x、y、z為直角坐標(biāo)系3個方向位移，m；ψ為電路系統(tǒng)熱功耗，W/m3。

數(shù)值計算過程中，設(shè)置鉆鋌外壁面和鉆鋌水眼壁面為恒溫邊界；降溫裝置冷端與導(dǎo)冷裝置熱耦合面邊界為制冷功率；其余邊界為絕熱壁面。采用SIMPLE算法，能量方程的殘差小于10-12。

2 模擬結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果

設(shè)置電路艙所處深度井下環(huán)境溫度為473 K，水眼溫度為453 K，形成的溫差為20 K；設(shè)置降溫裝置制冷功率為14.4 W，降溫裝置制冷功率與電路系統(tǒng)發(fā)熱功率比值為1.2，則電路系統(tǒng)發(fā)熱功率為12 W；同時，結(jié)合計算模型參數(shù)，得到電路系統(tǒng)及計算模型截面溫度分布云圖，如圖4所示。從圖4a可知：電路系統(tǒng)下表面(與降溫裝置熱耦合)存在低溫區(qū)，且為同心圓；上表面為“X”形溫度分布；隨著距降溫裝置冷端距離增加，電路系統(tǒng)上的溫度逐漸升高，因此，建議熱敏元器件安裝在靠近降溫裝置冷端的地方。從圖4b可知：導(dǎo)冷裝置將冷量均勻傳導(dǎo)到電路系統(tǒng)上，使其整體處于較低溫度狀態(tài)；同時，由于絕熱材料的存在，形成了明顯的溫度梯度，使得外界高溫和電路系統(tǒng)低溫有效熱隔離。

圖4 溫度分布云圖Fig.4 Cloud chart of temperature distribution

2.2 不同參數(shù)對冷卻效果的影響

隨鉆儀器井下降溫系統(tǒng)用于產(chǎn)生降低電路系統(tǒng)溫度的冷量，使得電路系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度，因此電路系統(tǒng)上最高溫度與環(huán)境溫度的差值體現(xiàn)了冷卻效果的優(yōu)劣。由所建物理模型可知，影響降溫系統(tǒng)冷卻效果的因素有絕熱材料相關(guān)參數(shù)、電路系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)、降溫裝置相關(guān)參數(shù)和井下環(huán)境相關(guān)參數(shù)。下面從這4方面分析其對電路系統(tǒng)冷卻效果的影響規(guī)律。

2.2.1 絕熱材料相關(guān)參數(shù)

絕熱材料對電路系統(tǒng)冷卻效果的影響參數(shù)有：絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)λJ、絕熱材料在電路艙軸向方向充填厚度δZ、絕熱材料在電路艙高度方向充填厚度δG及絕熱材料在電路艙寬度方向充填厚度δK。

(1)絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)λJ的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變λJ[6]數(shù)值依次為0.021、0.030、0.040、0.060、0.070及0.080 W/(m·K)，得到冷卻效果隨λJ的變化曲線，如圖5所示。從圖5可知，隨著λJ的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性降低。導(dǎo)熱系數(shù)越大，降低的幅度越小。當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)從0.021 W/(m·K)增加到0.080 W/(m·K)時，電路系統(tǒng)冷卻效果從91.9 K降至25.3 K，降低了66.6 K。因此，絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)越小，取得的冷卻效果越好。

圖5 冷卻效果隨絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的變化曲線Fig.5 Variation of cooling effect with thermal conductivity of insulation material

(2)軸向充填厚度δZ的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變δZ數(shù)值依次為5、10、20、30、50及100 mm，得到冷卻效果隨δZ的變化曲線，如圖6所示。從圖6可知：隨著δZ的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線先快速上升后趨于穩(wěn)定；當(dāng)δZ從5 mm增加到30 mm時，冷卻效果從91.9 K升至95.9 K，增加了4.0 K；當(dāng)δZ超過30 mm時，冷卻效果曲線趨于穩(wěn)定。因此，絕熱材料軸向充填厚度不宜過大，保持在30 mm左右即可。

圖6 冷卻效果隨絕熱材料軸向充填厚度的變化曲線Fig.6 Variation of cooling effect with axial filling thickness of insulation material

(3)高度方向充填厚度δG的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變δG，數(shù)值依次為5、10、20、30、40及50 mm，得到冷卻效果隨δG的變化曲線，如圖7所示。從圖7可知，隨著δG的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性增加。δG越大，增加的幅度越小。當(dāng)δG從5 mm增加到50 mm時，電路系統(tǒng)冷卻效果從68.8 K升至117.0 K，增加了48.2 K。因此，應(yīng)保持絕熱材料在高度方向有足夠的充填厚度，以獲得較好的冷卻效果。

圖7 冷卻效果隨絕熱材料高度方向充填厚度的變化曲線Fig.7 Variation of cooling effect with filling thickness of insulation material in the height direction

(4)寬度方向充填厚度δK的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變δK數(shù)值依次為5、10、15、20及25 mm，得到冷卻效果隨δK的變化曲線，如圖8所示。從圖8可知，隨著δK的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性增加。δK越大，增加的幅度越小。當(dāng)δK從5 mm增加到25 mm時，電路系統(tǒng)上冷卻效果從81.2 K升至96.4 K，增加了15.2 K。因此，應(yīng)保持絕熱材料在寬度方向有足夠的充填厚度，以獲得較好的冷卻效果。

圖8 冷卻效果隨絕熱材料寬度方向充填厚度的變化曲線Fig.8 Variation of cooling effect with filling thickness of insulation material in the width direction

對比冷卻效果隨絕熱材料相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，絕熱材料在軸向充填厚度影響最小，其次為在寬度方向和高度方向充填厚度的影響，最大為絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響。因此，建議選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的絕熱材料，同時，在滿足結(jié)構(gòu)強度的情況下，增大電路艙體的結(jié)構(gòu)尺寸以便充填更多的絕熱材料。

2.2.2 電路系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

電路系統(tǒng)對自身冷卻效果的影響參數(shù)有：電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)λD、電路系統(tǒng)長度DL、電路系統(tǒng)寬度DK及電路系統(tǒng)高度DG。電路系統(tǒng)發(fā)熱功率不單獨進(jìn)行研究，而是通過降溫裝置制冷功率與電路系統(tǒng)發(fā)熱功率比值進(jìn)行研究。

(1)電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)λD的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變λD，數(shù)值依次為1、10、20、30、40及50 W/(m·K)，得到冷卻效果隨λD的變化曲線，如圖9所示。從圖9可知，隨著λD的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線近似呈線性增加。當(dāng)λD從1 W/(m·K)增加到50 W/(m·K)時，電路系統(tǒng)上冷卻效果從91.9 K增加到92.1 K，僅增加了0.2 K。因此，電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)對冷卻效果的影響可忽略不計。

圖9 冷卻效果隨電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)的變化曲線Fig.9 Variation of cooling effect with the thermal conductivity of the circuit system

(2)電路系統(tǒng)長度DL的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變DL，數(shù)值依次為50、100、150、200、250及300 mm，得到冷卻效果隨DL的變化曲線，如圖10所示。從圖10可知，隨著DL的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性降低。DL越長，降低的幅值越小。當(dāng)長度從50 mm增加到300 mm時，電路系統(tǒng)冷卻效果從195.6 K降至36.0 K，降低了159.6 K，因此，電路系統(tǒng)長度不宜過大。

圖10 冷卻效果隨電路系統(tǒng)長度的變化曲線Fig.10 Variation of cooling effect with the length of the circuit system

(3)電路系統(tǒng)寬度DK的影響。保持計算模型的其他參數(shù)不變，改變DK，數(shù)值依次為30、40、50及60 mm，得到冷卻效果隨DK的變化曲線，如圖11所示。從圖11可以看出，隨著DK的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性降低。DK越大，降低的幅值越小。當(dāng)DK從30 mm增加到60 mm時，電路系統(tǒng)上冷卻效果從91.9 K降至56.5 K，降低了35.4 K。

圖11 冷卻效果隨電路系統(tǒng)寬度的變化曲線Fig.11 Variation of cooling effect with the width of the circuit system

(4)電路系統(tǒng)高度DG的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變DG，數(shù)值依次為3、5、10、15及20 mm，得到冷卻效果隨DG的變化曲線，如圖12所示。從圖12可知，隨著DG的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性降低。DG越大，降低的幅值越小。當(dāng)DG從3 mm增加到20 mm時，電路系統(tǒng)冷卻效果從91.9 K降至62.0 K，降低了29.9 K。

圖12 冷卻效果隨電路系統(tǒng)高度的變化曲線Fig.12 Variation of cooling effect with the height of the circuit system

對比冷卻效果隨電路系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，影響電路系統(tǒng)冷卻效果最大的參數(shù)為電路系統(tǒng)長度，其次為電路系統(tǒng)寬度和高度，而電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)的影響基本可忽略。

2.2.3 降溫裝置相關(guān)參數(shù)

降溫裝置對電路系統(tǒng)冷卻效果的影響參數(shù)有：降溫裝置制冷功率與電路系統(tǒng)發(fā)熱功率比值k、降溫裝置高度JG、降溫裝置直徑JΦ。

(1)降溫裝置制冷功率與電路系統(tǒng)發(fā)熱功率比值k的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變k，數(shù)值依次為1.0、1.1、1.2、1.3、1.4及1.5，其中電路系統(tǒng)發(fā)熱功率保持12 W，得到冷卻效果隨k的變化曲線，如圖13所示。從圖13可知，隨著k值的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈線性升高。當(dāng)k從1.0增加到1.5時，電路系統(tǒng)冷卻效果從1.6 K增至227.4 K，增加了225.8 K。由此可見，降溫裝置制冷功率對電路系統(tǒng)冷卻效果的影響十分顯著。

圖13 冷卻效果隨制冷功率與發(fā)熱功率比值的變化曲線Fig.13 Variation of cooling effect with the ratio of cooling power to heating power

(2)降溫裝置高度JG的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變JG，數(shù)值依次為10、20、30、40及50 mm，得到冷卻效果隨JG的變化曲線，如圖14所示。

從圖14可知，隨著JG的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線先線性增加后緩慢變化。當(dāng)JG從10 mm增加到30 mm時，電路系統(tǒng)冷卻效果從91.9 K增至103.0 K，增加了11.1 K；當(dāng)JG大于30 mm時，其影響可忽略不計。

圖14 冷卻效果隨降溫裝置高度的變化曲線Fig.14 Variation of cooling effect with the height of the cooling device

(3)降溫裝置直徑JΦ的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變JΦ，數(shù)值依次為10 、20、30、40、50及60 mm，得到冷卻效果隨降溫裝置直徑的變化曲線，如圖15所示。從圖15可知，隨著JΦ的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈非線性增加，直徑越大，增加的幅值越大。當(dāng)JΦ從10 mm增加到60 mm時，電路系統(tǒng)冷卻效果從53.2 K增至62.3 K，增加了9.1 K。

圖15 冷卻效果隨降溫裝置直徑的變化曲線Fig.15 Variation of cooling effect with the diameter of the cooling device

對比冷卻效果隨降溫裝置相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，影響電路系統(tǒng)冷卻效果最大參數(shù)為降溫裝置制冷功率與電路系統(tǒng)發(fā)熱功率的比值，其次為降溫裝置高度和直徑。

2.2.4 井下環(huán)境相關(guān)參數(shù)

井下環(huán)境對電路系統(tǒng)冷卻效果的影響參數(shù)有：不同環(huán)境溫度與水眼溫度差值(保持水眼溫度不變)ΔT、不同環(huán)境溫度(溫差保持不變)Tenv。

(1)不同環(huán)境與水眼溫度差ΔT的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變ΔT，數(shù)值依次為0、10、20、30、40及50 K，得到冷卻效果隨ΔT的變化曲線，如圖16所示。

圖16 冷卻效果隨溫差的變化曲線Fig.16 Variation of cooling effect with temperature difference

從圖16可知，隨著ΔT的增加，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線呈線性增加。當(dāng)ΔT從0增加到50 K時，電路系統(tǒng)冷卻效果從88.4 K增至97.1 K，增加了8.7 K，相當(dāng)于ΔT每增加10 K，冷卻效果增加1.73 K。

(2)不同環(huán)境溫度Tenv的影響。保持計算模型其他參數(shù)不變，改變Tenv，數(shù)值依次為473、483、493、503、513及523 K，得到冷卻效果隨不同環(huán)境溫度Tenv的變化曲線，如圖17所示。從圖17可知，隨著Tenv的升高，電路系統(tǒng)冷卻效果變化曲線為一條直線，相當(dāng)于環(huán)境溫度升高10 K，電路系統(tǒng)上溫度增加10 K。

圖17 冷卻效果隨不同環(huán)境溫度的變化曲線Fig.17 Variation of cooling effect with different ambient temperatures

對比冷卻效果隨井下環(huán)境相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，隨著溫差增大，冷卻效果呈線性增加；隨著環(huán)境溫度升高，冷卻效果不發(fā)生變化。

3 結(jié) 論

(1)通過隨鉆儀器增加井下降溫裝置，對電路系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯的冷卻效果，可有效提高隨鉆儀器抗高溫能力。

(2)在降溫裝置作用下，電路系統(tǒng)最低溫度位于與降溫裝置冷端熱耦合區(qū)域，電路系統(tǒng)上表面存在“X”形低溫區(qū)；隨著距降溫裝置距離的增加，電路系統(tǒng)溫度逐漸升高。

(3)由不同參數(shù)對冷卻效果變化規(guī)律的研究可知，絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)越小、絕熱材料厚度越大、電路系統(tǒng)尺寸越小、制冷功率越大、環(huán)境與水眼溫差越大，越有利于改善冷卻效果；電路系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)對冷卻效果的影響可忽略不計。

(4)不同參數(shù)對冷卻效果影響程度排序為：在絕熱材料方面，導(dǎo)熱系數(shù)>高度和寬度方向充填厚度>軸向充填厚度；在電路系統(tǒng)方面，長度>寬度和高度>導(dǎo)熱系數(shù)；在降溫裝置方面，制冷功率與發(fā)熱功率比值>高度和直徑。