同位素温差电源辐射器的散热特性研究

建立了同位素温差电源管肋式辐射器散热过程的耦合传热模型,采用热网络法结合蒙特卡罗法,数值模拟了辐射器的散热过程.分析了辐射器质量不变的条件下,肋片数、高度及表面发射率等参数的影响.研究结果表明,在管内第二类边界条件下,肋片数对辐射器散热性能的影响明显;肋片散热效率随表面发射率的增加而降低,随肋片高度的增加非单调变化,存在一最优值.     

基于最小熵产法的大功率LED散热器的结构优化

为了提高自然对流条件下大功率LED灯的平直肋片散热器的散热性能,对该类散热器开展了结构优化分析。利用最小熵产法分析了平直肋片的厚度、数量和高度,散热器质量、风速等因素对散热器流场及传热特性的影响,结果表明：随着肋片个数量的增加,无量纲熵产和温度熵产先增加后减小,温差熵产是摩擦熵产的10倍左右。此外在热流密度不变情况下,存在最佳肋片的几何尺寸使得无量纲熵产最小,据此优化散热器肋片结构使得散热器性能达到最优。     

石墨烯涂料对片式散热器散热性能的影响研究

目前片式散热器所用防腐涂料主要为丙烯酸聚氨酯涂料和环氧防腐涂料,其导热系数、发射率较低,严重影响了散热器的散热效果。为解决该问题,提出了向涂料中添加石墨烯的改进措施,首先制备了丙烯酸聚氨酯涂料和不同石墨烯添加量的水性环氧富锌涂料。然后实验测量并分析了丙烯酸聚氨酯涂料与不同石墨烯添加量的水性环氧富锌涂料导热系数、发射率。最后基于上述实验测量结果,以10 kV油浸式变压器用片式散热器为模型,用fluent仿真分别计算了使用石墨烯涂料与丙烯酸聚氨酯涂料时片式散热器的散热量。仿真结果表明：使用石墨烯涂料时散热器散热量明显高于使用丙烯酸聚氨酯涂料时,石墨烯涂料显著增强了散热器的散热效果。研究结果可为片式散热器的优化设计提供参考。     

应用遗传算法的电子器件散热结构优化研究

为了实现电力电子器散热系统的低热阻、小型化、轻量化,分析了不同结构参数对散热器散热的影响规律。结合热力学第二定律及其控制方程,采用遗传算法,以散热器的总热阻最小为优化设计目标,确定了固定空间内散热器最优结构的肋片个数、肋片距离、肋片厚度与基板厚度,使优化后的散热器表面热源的温度相比原模型降低了6.3℃,质量较原模型减轻了2%。最后应用Icepak软件对计算结果进行仿真验证,结果表明该方法是可行的,具有一定的推广应用价值。     

LED工矿灯镁合金散热器的性能分析

为实现大功率LED工矿灯散热器结构的轻量化设计需求,制作了一款太阳花型镁合金材质散热器,并采用实验测试与数值模拟两种方式,与相同结构的铝合金材质散热器进行了散热性能的对比分析.结果表明:在相同工作条件下,安装镁合金散热器的LED工矿灯最高温度略高,但升温速率较快,且达到稳定工作状态所需的时间较短;镁合金散热器肋片间空气的自然对流速度较大,有助于提高散热器的综合传热效率.因此,镁合金可替代铝合金,用于制备大功率LED散热器.     

CPU散热片结构设计

CPU芯片的散热对其是否能够正常运作起到关键作用,因此对CPU散热研究有重要意义,强迫风冷CPU散热是最为常用的一种散热方法。根据皮托管原理测出水位差,计算出风速、雷诺数、边界层厚度;通过散热器的总散热效率和总散热量设计出等截面直肋散热片的结构.     

CPU散热器数值模拟分析及其材料选择的研究

对CPU散热器冷却端空气(以后简称空气夹层)和散热肋片建立了三维计算模型,通过对空气夹层与散热肋片之间的耦合计算,不仅分析散热肋片内温度场的分布规律,而且分析空气夹层的流场和温度场的分布规律,还研究了散热肋片材料对其传热性能的影响,并指出了此种散热器设计上的不足,为CPU散热肋片的设计提供必要的理论依据.     

供暖系统立支管散热量的扣除计算

根据理论推导出立支管散热量折算为散热器当量片数的计算公式,编制出每米立支管的散热量对应不同类型的当量片数表格.并结合实例说明了扣除立支管散热量的经济效益,同时解决了供暖系统上热下冷的垂直失调问题.     

供暖系统立支管散热量的扣除计算

根据理论推导出立支管散热量折算为散热器当量片数的计算公式,编制出每米立支管的散热量对应不同类型的当量片数表格.并结合实例说明了扣除立支管散热量的经济效益,同时解决了供暖系统上热下冷的垂直失调问题.     

大功率白光LED应用中的辐射散热技术研究

大功率白光LED热问题的解决是保障其正常工作的重要条件。研究了室内半导体照明中的辐射散热技术,分析了不同发射率表面的辐射能力随温度变化的关系。结果表明,在没有对流散热的情况下,室内白光LED吸顶灯可通过辐射的方法进行散热。辐射成为半导体照明灯具散热的一个不可忽视的有效途径。     

Investigation on Effect of Radial and Extended Fins in PCM Heat Sink for LED Cooling

This work focuses on the efficiency of the LED acting as the heat sink containing Phase Change Material (PCM). Three different heat sink configurations (H-1, H-2, and H-3) are used in this study. Input power and the number of fins are altered to find their effect on junction temperatures, luminous flux, and thermal resistance. The junction temperature of heat sink H-3 with PCM decreased by 3.1 % when compared with heat sink devoid of PCM at 10 W. The thermal resistance of the heat sink H-3 is reduced by 18.2 % when compared to its counterpart devoid of PCM at 10 W. The luminous flux of the PCM filled heat sink H-3 is found to increase by 12.15 % against the PCM not filled heat sink H-1 at 10 W. The H-3 heat sink with PCM showed superior performance because of the enhanced natural convection and conduction in bulk PCM with fins, and with added high latent heat capacity of PCM.     

倾斜螺旋片强化的套管换热器数值模拟

为了减小螺旋片强化的套管换热器的摩擦阻力系数f,提出倾斜螺旋片强化的方法.基于RNG k-ε模型对倾斜螺旋片强化的套管换热器进行模拟;将雷诺数Re为2 362～16 860范围内螺旋升角α为35°,螺旋片倾斜角β为5°、10°、15°时的传热性能与光滑管以及α为35°的普通螺旋片强化管的传热性能进行对比;考察f、努塞尔数Nu和综合传热性能PEC值的变化规律;并运用火积耗散理论对传热性能进行分析.结果表明：模拟结果与实验结果吻合较好,证明模拟方法是可行的;普通螺旋片和倾斜螺旋片均有强化传热的作用,与普通螺旋片相比,倾斜螺旋片能够有效地减小f,且对f的减小程度随着β的增大呈现出先增大后减小的趋势,分别减小1.7%～3.3%、12.5%～14.5%和6.3%～7.8%;Nu随着β的增大呈现先减小后增大的趋势,但变化不大;倾斜螺旋片的PEC值均高于普通螺旋片,当β为10°时PEC值最高,相对于普通螺旋片的1.26～1.62,增大到1.38～1.71;采用倾斜螺旋片强化的火积耗散率均低于采用普通螺旋片强化的火积耗散率,当β为10°时,火积耗散率最小,与等泵功条件下所得出的结论吻合.     

针翅管传热计算及针翅管的应用

本文简要地叙述了在传热设备中，高温烟气的热量通过金属壁面传递给水的情况下，采用针翅管作为对流受热面可以提高传热量的原理，并提出粗略的计算方法。本文还以已开发的采用针翅管的传热设备为实例，应用上述计算方法进行计算，同时以所得的结果与采用相同受热面的普通烟管进行比较，其传热量明显增加，约可提高２０％。本文最后对采用针翅管的传热设备的实测数据进行分析来说明采用针翅管作为对流受热面所取得的实际效果。     

Constructal design progress for eight types of heat sinks

This review paper summarizes constructal design progress performed by the authors for eight types of heat sinks with ten performance indexes being taken as the optimization objectives, respectively, by combining the methods of theoretical analysis and numerical calculation. The eight types of heat sinks are uniform height rectangular fin heat sink, non-uniform height rectangular fin heat sink, inline cylindrical pin-fin heat sink(ICPHS), plate single-row pin fin heat sink(PSRPHS), plate inline pin fin heat sink(PIPHS), plate staggered pin fin heat sink(PSPHS), single-layered microchannel heat sink(SLMCHS) with rectangular cross sections and double-layered microchannel heat sink(DLMCHS) with rectangular cross sections, respectively.And the ten performance indexes are heat transfer rate maximization, maximum thermal resistance minimization, minimization of equivalent thermal resistance which is defined based on the entransy dissipation rate(equivalent thermal resistance for short),field synergy number maximization, entropy generation rate minimization, operation cost minimization, thermo-economic function value minimization, pressure drop minimization, enhanced heat transfer factor maximization and efficiency evaluation criterion number maximization, respectively. The optimal constructs of the eight types of heat sinks with different constraints and based on the different optimization objectives are compared with each other. The results indicated that the optimal constructs mostly are different based on different optimization objectives under the same boundary condition. The optimization objective should be suitable chosen based on the focus when the constructal design for one heat sink is performed. The results obtained herein have some important theoretical significances and application values, and can provide scientific bases and theoretical guidelines for the thermal design of real heat sinks and their applications.     

pc-LED双热源热模型实验研究

荧光粉转换型白光LED（pc-LED）的热模型是LED散热设计的基础。常用的单热源单通道热模型不能表达pc-LED的实际散热过程,已有的双热源双通道热模型的参数测量需要T3ster和红外热像仪,并忽视了环氧胶在蓝光LED照射下的发热现象。为此,文章提出一种采用PT100芯片直接测pc-LED芯片结温和微型热电偶直接测荧光粉温度的方法,并依据实验结果改进了双热源双通道热模型,计算出各热阻值和热流值,揭示了pc-LED的散热规律。实验还发现纯环氧胶在蓝光LED辐照下有发热的现象。     

Analysis of heat transfer of loop heat pipe used to cool high power LED

A novel loop heat pipe (LHP) cooling device for high power LED is developed. The thermal capabilities, including startup performance, temperature uniformity and thermal resistance of the loop heat pipe under different heat loads and incline angles have been investigated experimentally. The obtained results indicate that the thermal resistance of the heat pipe heat sink is in the range of 0.19–3.1 K/W, the temperature uniformity in the evaporator is controlled within 1.5°C, and the junction temperature of high power LED can be controlled steadily under 100°C for a heat load of 100 W.     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

组合式微针肋的强化换热特性

对一种组合式针肋热沉(圆形针肋阵列穿叉布置等腰直角三角形小肋热沉)的换热特性进行数值模拟研究.考察了三角小肋以不同冲角布置对微针肋通道整体换热特性的影响.计算结果表明,三角小肋布置存在一个最优化角度,即以冲角30°布置的三角小肋的组合式针肋的强化换热效果最佳,远远高于单一圆针肋热沉,但强化换热效果随雷诺数的增大而降低.     

大功率LED粘结材料及热沉材料热分析

本文介绍了ANSYS有限元分析软件在大功率LED封装材料热分析中的应用,同时对1WLED的封装结构进行了热模拟分析,比较了3种不同的粘结材料和3种不同的热沉材料对LED封装结构的温度场分布,并对所模拟出的温度分布进行对比。结果表明,提高封装的粘结材料和热沉材料的导热率能够有效地降低芯片温度,从而提高LED的使用寿命。