离子风激励器对平板型热源强化对流散热特性的实验研究

空气电晕离子风强化散热技术是一种具有突破性的静态散热技术,并作为新一代散热方式受到国内外热管理领域的广泛关注。为将多电极离子风激励器推向工程实际,探寻多电极离子风激励器的散热变化规律,该文通过实验对比研究了四类典型的离子风激励器对平板型热源的散热特性,详细分析了不同类型激励器散热特性变化规律,为实际激励器系统的选择提供了依据和参考。实验表明:四类离子风激励器散热特性随极间间距的变化规律受高压电极形式的影响较小,起确定性作用的是地电极的形式。四类离子风激励器强化传热系数随输入功率的增加而增大,且都与电晕电流的1/4次方成线性关系,但对于地电极为热源平板的结构,由于受散热空间限制,需要选择合适的极间间距。对于四种同极间间距的离子风激励器,在相同电晕电压作用下,极间间距d≤2cm,选用针–网型激励器能得到更好的散热效果;极间间距d≥3cm,选择针–板型离子风激励器散热效果更好。从功耗角度来看,针–板型离子风激励器在同强化传热系数下,功耗要普遍低于其它几种离子风激励器,因此,针–板型激励器能效更高。     

电晕放电离子风实验与理论研究进展及应用发展前景

由于离子风的产生无需机械旋转部件、低功耗和低噪声等因素,其在诸多领域受到关注,特别是在强化散热、气动流体控制和推进等领域存在较大的潜在应用价值。目前,电晕放电离子风的研究已在实验测量、理论模型和应用方面都取得了一定的成果和进展;主要从上述3方面总结了国内外研究学者在电晕放电离子风的电晕放电特性、离子风流场特性和机理等研究方面获得的成果,同时提出了目前研究中存在的问题(如能量转换效率低、电晕区流场测量不完善、推力产生机理不统一等)和解决方案。另外,简要介绍了电晕放电离子风技术在散热、气动流体控制和推进3个方面的应用情况,虽然该项技术新颖且潜能巨大,但离走上工程应用仍有一段距离。     

基于平板微热管阵列的大功率LED路灯散热研究

大功率LED路灯是照明行业的发展趋势,但是目前由于散热等问题限制了其大规模推广。本文选用平板微热管阵列与翅片散热器结合的方式针对大功率LED路灯设计出一种新型的散热器,首先对所选用的平板微热管进行传热特性实验,结果表明所选用平板微热管具有良好的均温性和快速启动特性,在蒸发段外壁面温度为53℃时,达到最大热通量达到117.2 W/cm~2;建立了LED路灯系统的装配模型,在ANSYS Workbench中进行稳态热模拟,结果表明新型散热器可以很好的解决大功率LED路灯的散热难题。     

基于热虹吸平板热管的半导体制冷冰箱散热研究

半导体制冷是一种环保式制冷方式,而高效散热是半导体制冷的一个关键技术,在很大程度上会影响制冷效果。相变散热是目前所有散热方式中最高效的散热方式之一,因此,本文提出了一种基于热虹吸平板热管的相变散热方法,设计了对应的散热器,用Fluent进行了数值模拟,并在半导体制冷冰箱上进行了实验验证,表明了该散热方案的优势。     

空气放电离子风特性的研究

空气放电离子风技术在能源、环境、材料、军事等领域具有广阔的应用前景,采用粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)粒子测速系统得到了空气中尖–板电极放电产生的离子风速度场的图像,研究了相同电压等级正、负极性直流和工频交流电源下的离子风速度特性和流场分布情况并用离子碰撞、电流体动力学(electrohydrodynamic,EHD)顺电效应以及流体动力学相关理论进行了分析。最后采用红外热像仪测得了离子风对于发热体强化传热的作用,分析了离子风作用下发热体的温度分布特性。     

剪切来流条件下风力机尾流场特性实验研究

以水平轴风力机模型为研究对象,利用一维热线测速技术,在Eiffel型风洞中研究了湍流边界层条件下风力机尾流场特性。实验结果表明,和平均速度、湍流强度等特性一样,湍流积分时间在尾流场中也出现衰减,并随风力机下游距离增加逐步恢复,在x/dT (28) 10处,约恢复至来流的70%;受边界层影响,3种流场特性在竖直平面均呈非对称分布。基于频谱分析,在尾流场不同位置,不同尺度湍流结构对流场湍动能量的贡献度分布情况不一样。在风轮区域内,尾流场中湍动能量在近流场主要受风力机旋转影响,在远流场,尺度大于风力机直径的低频微团则起到主导作用,同时,基于无量纲的斯特劳哈尔数表明,在远流场(x/dT (29) 4)存在不稳定的尾流弯曲现象。     

电极结构对离子风特性的影响及应用研究

为探讨电极结构对空气放电离子风特性的影响,我们设计了一种离子风发生器,通过改变电极形式、电极距离、放电间距等结构参数对离子风特性进行研究。我们还以大功率LED芯片为散热对象,对离子风发生器进行散热应用试验。试验结果表明:放电电极选用针电极时的最佳布置形式为1×11阵列,选用线电极时的最佳布置形式为电极距离1 cm;在相同条件下,网状接地极比孔板式接地极能获得更大的离子风速,其中20目网电极可以实现对发热物体最大幅度的降温,其离子风速可达到1.79 m/s。     

基于立体散热拓扑LED照明的实验与数值研究

本文提出一种立体散热拓扑的异形散热器拓扑结构,使得极限工况下静止空气对流加速,从而为该散热器提供了一种简单可靠的优质拓扑。经过对80WLED照明模组在35℃环境温度下的实验验证,与有限元数值分析结果基本一致,由T3ster测试集成光源结构函数,表征出最终模组的芯片群组工作结温为74．4℃,可以保证5万小时的理论寿命。80WLED照明模组的综合性价比优于市场上现有的普通散热器,并已经成功应用于半导体照明领域。     

空调室外机电子元器件散热仿真分析与实验研究

为了降低空调室外机电子元器件的温度,运用热分析软件对空调室外机进行温度场模拟。根据元器件所处空间内的温度分布,提出在室外机隔板上增开引风孔的方案,与隔板上不增加引风孔方案相比,新方案提升了气流流动,很好的降低了元器件温度,元器件温度平均降低12.3℃。最后对新方案进行实验验证,结果表明仿真的有效性和可靠性。     

离子风的应用研究进展

离子风又称"电流体(EHD)",是气体放电产生的高能电子推动中性粒子运动,从而在宏观上表现为流体的一种现象.由于离子风具有低噪声、低功耗、响应速度快和无机械运动部件等优点,在过去的数十年中,离子风的研究和应用取得了很大发展.该文主要从实际应用和激励器结构改进两个方面,总结和分析近年来离子风的研究结果.离子风的实际应用主...     

风剪切和动态来流对水平轴风力机尾迹和气动性能的影响

对风剪切和动态来流情况下NREL Phase VI风力机尾迹结构和气动性能进行计算。计算方法采用基于Weissinger-L升力面模型和时间推进自由尾迹模型的涡尾迹方法。应用所建立的方法对轴流工况时风力机的气动性能进行计算,并与实验数据进行比较,验证了模型的有效性。之后对不同来流风,包括稳态风剪切、极端垂直风切变和极端运行阵风时风力机的尾迹结构和气动性能进行计算。结果表明,风剪切使得叶片在旋转周期内经历变化的风速,导致尾迹结构不对称,叶片载荷随时间周期性波动;非稳态来流时,尾迹结构非对称性更明显,载荷波动更大,风力机疲劳载荷增加。计算结果能够为风力机优化设计提供支持。     

平板微热管阵列应用于锂电池组的散热特性

通过实验得到60 Ah磷酸铁锂单体锂电池的发热量,并利用软件Fluent对电池单体及电池组的温度场进行数值模拟。对布置了平板微热管阵列和散热翅片前后的电池组温度场对比分析可知:平板微热管阵列的使用可以有效地降低电池组的最高温,平均温度,以及温度不均匀度;电池温度随着对流换热系数的增大而降低。研究结果表明,随着翅片数量的增加,翅厚增大,翅距减小,电池组的最高温和平均温度降低。     

基于平板微热管阵列的大功率LED散热技术

以当前节能减排的大环境和大功率LED应用中急需解决的散热问题为背景,将具有高效传热性能的平板微热管阵列应用于大功率LED散热技术研究中,设计出新型的大功率LED散热装置——基于平板微热管阵列的U型散热装置。该装置可以将热量及时有效地从LED芯片中带出,并通过散热翅片将热量都传递到周围环境空气中。以真实的LED作为发热源进行实验,论证了微热管阵列散热装置的有效散热能力,其良好的均温性,探索了LED基板与热管之间连接方式、U型热管与散热翅片之间连接方式、散热装置有效散热面积对大功率LED散热效果的影响,并结合实验结果,利用ANSYS仿真模拟软件对U型热管散热装置进行优化,进一步探索散热翅片间距、厚度、高度的最优值,对基于微热管阵列大功率LED的散热装置的进一步研发改进提出建议。     

基于离子风原理的冷却塔收水装置实验及设计

采用大型湿式逆流冷却塔的火电厂,冷却塔耗水量占全厂总耗水量的65%~75%,但目前普遍使用的传统节水装置仅能回收利用极少部分水损失。本文研究了采用离子风原理从冷却塔水汽中回收水的可行性。在实验室建立了冷却塔水汽回收的模拟实验装置,对一个多线-筒式收水单元的水回收率和电损耗开展了测试,研究了电压、放电电极形式、电极高度和接地电极材料等参数对于水回收率的影响。优化参数后在实验室中实现了90%以上的水回收率,平均每度电可以回收1.13 t水。根据实验得出的优化参数,提出了一种蜂巢式的收水装置概念。该装置经济效益和环保效益显著,具有一定的推广价值。     

大功率IGBT散热设计的模拟及实验研究

随着当代电子技术发展迅速,大功率电子产品的热流密度不断增长,体积在不断缩小。器件中心温度控制对其工作的可靠性具有重要影响,因此电子产品对冷却技术的要求更加严苛。针对某大功率器件IGBT模块的这些特点,利用Icepak建立原有产品的计算机模型,并用实验验证建立的可靠性。在此基础上,对铝制散热器结构和运行参数进行模拟优化分析。分析散热器肋片厚度、肋片高度及风量对于散热器热阻的影响,从而得出散热器的最佳设计方案。     

离子风对静电除尘器中颗粒物脱除的影响机制研究

静电除尘器中电晕放电产生的离子风是影响颗粒迁移和沉积的重要因素,通过建立多过程耦合的静电除尘器数值模型,研究了不同极配型式静电除尘器的电场分布特性及离子风对空间流场和颗粒物脱除的影响规律。结果表明,针刺电极电场强度和离子电荷密度的最高值均略高于芒刺电极,但是芒刺电极的静电场分布更加均匀。在外加电压为60k V时,针刺电极和芒刺电极的离子风最高流速分别可达7.91m/s和4.62m/s,离子风会促进荷电颗粒向收尘极板运动,同时也会形成近壁高速区造成堆积颗粒的不均匀分布并导致二次扬尘。由此,针对不同形式静电除尘器提出了合理调整放电电极结构方法,进行离子风调控以强化颗粒物脱除。     

横向射流强化平板传热实验研究

为研究横向射流对平板传热特性的影响,搭建了横向射流强化传热的实验台,研究了不同射流比r(0≤r≤6.69)下横向射流对加热平板对流换热效率的影响,通过加热平板表面温度的分布云图,分析了对流换热系数h的变化规律,讨论了横向射流强化传热的物理机理。结果表明:当r较小时,增加横向射流有利于强化对流换热(r=0.57时,强化传热因子Φ=8.85%);随着r的继续增大,强化传热效果不断下降(r=1.12时Φ=5.14%,r=2.23时Φ=2.34%);继续增大r值,将恶化对流换热(r=4.46时,Φ=-1.97%);随r的增大,最高温度点先后移再前移。     

风沙流对输电导线风荷载的影响

针对我国多条输电线路经过百里风沙区,风沙流对输电体系的影响不同于净风荷载的情况,采用Fluent软件对风沙环境下的输电导线进行了风沙两相流数值模拟。为了求解导线的气动特性,利用ICEM对流体计算域进行结构化网格划分,通过改变风沙环境的沙粒质量流率,研究均匀来流下的输电导线的气动特性随沙粒质量流率的变化规律。研究结果表明,与净风条件下相比,导线的气动升力、阻力系数均增大了,且随着沙粒质量流率和导线气动特性的增大,沙粒对阻力系数的影响更加显著。此外,考虑沙粒影响后,沙粒在导线的迎风面处将撞击导线表面,从而增大了导线磨损。