大功率 LED 散热器的数值模拟与优化

为解决大功率 LED 的散热问题,设计一种方形散热器,以传热理论为基础,采用基于有限单元法的数值计算方法,通过单一变量法对大功率 LED 采用空气冷却时的散热过程进行数值模拟,分析方形散热器结构参数对散热性能的影响规律并进行结构优化。研究结果表明：底板边长为 90 mm、底板厚度为 6 mm、翅片数量为 22 以及翅片高度为 50 mm 的方形散热器具有最佳的散热效果。     

热管散热器数值仿真模型

热管作为导热性能特别高的良好传热元件近年来得到不断重视而越来越多运用于散热器结构中。但关于热管数值分析的方法研究不多,未能有效指导热管散热器结构设计。文章分析了热管导热的基本原理和内部结构,提出了一种适合热管传热数值分析的简化热传导仿真模型,将热管的复杂热特性用简化模型的当量热传导系数来表达,利用所提出的简化热传导仿真模型对一实际散热器进行分析、实验验证了该仿真结果,并讨论了热管导热效能必要条件。     

大功率LED针翅式散热器散热性能数值模拟

发光二极管(LED)作为新一代光源,得到广泛应用.然而在工作过程中,大部分的电能会转变为热能,使LED的结温升高,可靠性降低.为了使LED芯片产生的热量能够及时有效地散发出去,通常采用翅片散热方法对其进行散热.采用数值模拟的方法对大功率LED针翅式散热器的散热性能进行了研究.为了验证模型的准确性,利用K型热电偶和安捷伦数据采集仪对散热器进行了实验测试.实验结果表明,该数值模型方程能够很好地模拟散热器的散热性能.此外,研究了大功率LED针翅式散热器的几何参数(翅片高度、半径、排数、列数)对LED散热性能(结温、对流换热系数和热阻)的影响,并且对翅片结构进行了优化分析.     

微针鳍散热器结构参数模拟及优化

通过数值模拟研究了交错式微针鳍散热器的散热效应,分析了针鳍阵列间距和高度对散热器壁温和压降的影响。结果表明,压降随针鳍间距和针鳍高度的减小而呈非线性增加;壁温随针鳍间距的增大而上升,随针鳍高度的增加则呈现出波动趋势。基于上述研究,进一步利用响应表面近似法对微针鳍的横向间距、纵向间距和高度进行了优化,优化后压降最大可降低61.11%。     

CPU热柱散热器实验研究与温度场数值模拟

对CPU热柱散热器的散热性能进行了实验研究,测试加热功率、风速等主要工况不同时发热电子元件表面的温度,比较并分析了测试结果。运用有限元分析软件ANSYS对该散热器进行了温度场数值模拟分析。研究在风冷条件下,同等尺寸的普通铜柱CPU散热器和热柱散热器的温度分布。结果表明,热柱散热器具有良好的散热性能,在较低风速下也能有效地降低CPU的温度。     

基于数值模拟的天线支撑框架结构减重优化

针对一种轻薄型相控阵雷达的轻量化天线支撑框架有减小变形的需求,建立了框架的有限元模型,通过数值模拟分析了框架刚性的薄弱环节.以框架纵横筋的截面参数作为输入参数进行了参数优化,得到优化后的模型,并进行了分析对比.结果表明,框架的最大变形量减小了 33.7％,框架的支撑刚性得到了显著提升.     

基于二维热传导方程的COB-LED散热器热模拟

针对COB-LED(Chip on Board-Light Emitting Diode)散热问题,文中基于二维热传导方程建立了一个可快速计算COB-LED散热器表面热分布的数学模型。为了便于模型求解,采用有限差分法求解该数学模型并选择交替方向隐格式作为其差分格式。根据模型中的边界条件和初始条件设计COB-LED常温点亮实验,并基于ANSYS有限元分析软件进行仿真分析。通过比较求解结果、仿真结果和实验结果验证该数学模型的合理性。结果表明,求解结果与实验结果中最高温度相对误差约23.57%,且两者的温度变化趋势一致。求解结果与仿真结果中最高温度相对误差约34.84%,且温度分布较为接近,证明了该数学模型的合理性与正确性。     

大功率LED太阳花散热器的结构优化

对一款大功率LED太阳花散热器(RHS)进行了热阻建模、工作温度测量和软件仿真。依据传热学基本原理建立热阻模型,采用数字温度表进行温度测量,借助专业电子产品热分析软件Icepak进行模拟仿真。在误差允许的范围内,散热器温度的实验值与理论值保持一致,证明了利用Icepak进行软件仿真的可行性与可靠性。在此基础上,运用控制变量法,以散热器最高工作温度为目标,利用Icepak软件对散热器的肋片数量、铝板直径和铝板厚度进行优化,为该散热器的结构优化提供了参考。     

CPU散热器的优化设计及数值模拟

散热器的散热性能对维持中央处理器(CPU)的运行速率和使用寿命具有重要影响.通过对CPU散热器进行热设计,优化散热器的结构,采用热阻分析法建立CPU散热器的数学模型,利用CFD数值模拟方法研究不同肋片长度的CPU散热器的散热性能,并对肋长为21mm的CPU散热器进行案例分析.研究结果表明:实验范围内,加长散热器肋片长度到27mm可有效降低传热热阻,提高散热性能;超过该长度,肋片长度的增加对散热性能的影响不大.     

CPU散热器多学科优化热设计

基于DOE、RSM、GA和MOST组合优化算法,结合熵特性采用CFD方法对有约束条件的平板直肋片散热器进行多参数结构优化,利用优化过程得到的样本数据对平板直肋片散热器进行特性分析,通过多元线性回归建立散热器换热和流动准则关系式,提供散热器热阻和熵产率具体表达式.优化结果与特性分析结论一致,和相关文献吻合.     

角谱传输数值模拟中参数优化分析

基于角谱理论推导出了光学模拟中取样参数的优化选取方法,重点分析了其与实际光学系统参数之间的相互制约关系,并通过数值计算进行了验证。利用控制变量的方法,分别探讨了取样数目、取样间隔对细节误差与轮廓误差的影响,以及光学系统的近场和远场取样参数的变化。结果表明:根据所得限制条件选取的取样参数能够获得较为精确的模拟结果,且能够对计算误差进行较好的解释;取样数、取样间隔是互相制约的,需结合实际的光学系统进行选取。     

数值模拟法研究LED阵列散热器的热性能

采用计算流体力学(CFD)方法设计了LED阵列散热器的结构,模拟了散热器的热特性。基于回归分析法,推导阵列散热器的平均努谢尔特准则关联式。结果表明:散热器的模拟结果与实验结果基本吻合,表明所建立的数学模型对研究散热器的热特性和结构设计是可行的。     

某电子设备热设计的数值模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)和数值传热技术,应用通用流体传热分析软件对某电子设备自然对流与强迫对流散热进行了数值模拟,获得该电子设备的温度分布情况以及机箱内气体的复杂流动状态,为优化和改善机箱的热设计方案提供了有用数据,同时可以大大缩短电子设备的开发周期和降低研发成本.     

激光照射下生物组织内部温度分布的数值模拟

基于生物热传导理论和有限元算法,采用Matlab软件中的偏微分方程工具箱,模拟激光照射下生物组织的温度分布,并用三维图展现生物组织的温度随时间、空间的变化规律.对激光临床应用有理论指导意义.     

微束斑X射线源电子光学系统设计与数值模拟

首先给出了采用场致发射阴极的微束斑X射线源电子光学系统结构,然后利用数值模拟的方法对该系统进行了计算与分析,最终获得了一发射电流约为80μA,束斑半径约为3.2μm的微束斑X射线源电子光学系统优化结构。该结构制作简单、体积小,可供制作微束斑X射线源时选用。     

大功率电子器件散热系统的数值模拟

针对大功率器件的散热状况,采用强迫水冷的散热系统设计方案,并依据国家有关标准与试验要求,应用有限元分析软件ANSYS对其水冷散热器的流场、温度场进行了数值模拟和系统分析.模拟结果不仅可以方便地观察到散热器内腔各处水流的饱和程度、流速及压力分布,而且可以得到功率器件、散热器和流体的温度分布;同时也验证了数值模拟方法的合理性,对散热器结构的优化设计提供了可靠的保证.     

螺旋桨无人机三维流场数值模拟

采用流体动力学数值模拟方法对无人机及其螺旋桨发动机三维流场进行数值计算,获取了飞机的整体温度分布、螺旋桨发动机高温排气温度、浓度三维分布,为无人机红外辐射特性、空气动力学特性的计算与分析提供数据支撑.     

热管等效导热系数的数值模拟

为了分析热管简化模型的准确性,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件Fluent对热管的等效导热系数进行了模拟,在导热系数的三种设定方式下,将简化模型热阻的模拟值与实验值进行了对比,结果表明各向异性模型比各向同性模型具有更高的精度。蒸发段和冷凝段的长度是影响模拟精度的主要因素,当蒸发段和冷凝段长度增大时,简化模型非传热方向上的导热热阻减小,适当减小该方向上的导热系数能更准确地模拟真实热管。