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平面热源低温差散热的数值模拟研究

作　者: 纪翠娟
导　师: 孙志坚
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 平面热源低温差栅格式方孔翅片散热自然对流 Fluent数值模拟
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 95次
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内容摘要

良好有效的热设计有利于电子设备的可靠性及其性能,改善电子器件的散热性能,可保证其稳定工作,延长其寿命。电子器件的工作温度一般控制在85℃以下,与环境温度间的换热温差很小,属于低温差散热。常见的电子器件,发热源面都是平面,例如LED照明产品。平面热源低温差散热的研究对于改善电子产品散热具有重要意义。本文提出了一种新型结构的栅格式方孔翅片,对其自然对流的散热特性进行了研究。建立了描述对流过程的基本方程组及定解条件,在量纲分析法的基础上确定了影响该种翅片散热器自然对流换热性能的主要无量纲参数,、得出关系式Nu=f(Gr,H/S,b/δ);应用FLUENT模拟软件,结合正交试验设计法模拟了198种不同翅片高度与间距比H/S、不同孔边长与翅片厚度比b/δ的散热情况。研究分析了开孔对于表面换热面积A、平均对流换热系数h、散热量Q的影响；并得出了适用于1≤H/S≤16/3,0≤b/6≤4范围内不同H/S,不同b/δ时的Nu-Gr关系图；分析数据,通过最小二乘法拟合可以得出描述栅格式方孔翅片散热特性的准则关系式：当1≤H/S≤10/3时,Nu=0.205235Gr0.30476(H/S)-002065(b/δ)0.16365：当10/3<H/S≤16/3时,,并验证了拟合结果的正确性；最后计算了一个具体的大功率LED路灯(80W),对比两种具有相同基础尺寸的散热器：平板式翅片散热器和栅格式方孔翅片散热器,结果表明：栅格式比平板式散热器的最高温度可以低9℃,而翅片间最高空气流速可增加5.3%,栅格式方孔翅片散热器具有比平板式翅片散热器更好的散热性能,具有工程实际应用价值。本文研究结果适用范围较大,可为照明用LED(发光二极管)等温度敏感电子器件的散热设计提供理论依据。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目次  8-10
1 绪论  10-24
  1.1 LED器件及其散热问题  10-12
  1.2 平面热源低温差散热  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-21
  1.4 栅格式方孔翅片  21-23
  1.5 研究的主要内容  23-24
2 栅格式方孔翅片散热器的提出和理论研究  24-32
  2.1 栅格式方孔翅片的概念提出  24
  2.2 物理模型  24-25
  2.3 自然对流传热影响因素的理论分析  25-32
3 栅格式方孔翅片散热器的数值模拟与分析  32-59
  3.1 Fluent数值计算软件简介  32-33
  3.2 Gambit前处理  33-36
  3.3 散热器的数值模拟  36-38
  3.4 模拟计算与实验的比较  38-42
  3.5 计算结果与分析  42-58
  3.6 本章小结  58-59
4. 实例与验证  59-62
  4.1 栅格式方孔翅片散热器运用于LED路灯的实例  59-61
  4.2 本章小结  61-62
5 结论与展望  62-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间成果  70

平面热源低温差散热的数值模拟研究

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