LED重力热管散热器气液两相运动机制和传热特性研究

发布时间：2021-05-09 04:37

　　近些年来,发光二极管（LED）照明由于具有很高的发光效率和能够环保的特点,在照明市场中扮演了非常重要的角色。LED灯芯片单位面积加热功率的增加,能够使其获得更高的热性能,这会导致LED芯片局部温度过高。如果热量不能够有效地释放出去,那么LED灯的寿命和可靠性就会降低。因此,散热对于大功率LED照明是非常重要的,又由于LED照明功率大,其工作条件温和,空间尺寸限制较小,重力热管散热器具有设计成本低和很高的热传导能力,能够把积聚在LED芯片的热量及时导出去。本文主要研究LED重力热管散热器传热特性和气液两相运动机制,这对掌握重力热管散热器传热机理和提高其传热性能具有重要的理论和现实意义。通过实验研究在自然对流散热条件下重力热管的蒸发段润湿性、充液率、倾斜角以及加热功率对其传热性能的影响。研究结果表明亲水性蒸发段的重力热管壁面温差比疏水性蒸发段的要小。充液率为20-30%,重力热管的热阻值是最小的。加热功率从1020W增加到1420W,带有亲水性蒸发段的重力热管的热阻变化显著（降低了44.1%）。在不超过温度阈值的前提下,LED散热器的最大散热能力为11720W。为了能够详细地揭示重力热管内... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 重力热管传热特性的实验研究
        1.2.2 重力热管传热和流动特性数值模拟研究
        1.2.3 LED散热器传热特性研究
        1.2.4 大功率LED热管散热器传热特性研究
        1.2.5 LED散热器结构优化
    1.3 存在的问题与主要研究内容
        1.3.1 存在的问题
        1.3.2 研究内容与框架
第2章 LED散热器及重力热管传热特性的实验研究
    2.1 引言
    2.2 LED散热器实验
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验校正
        2.2.3 实验过程
        2.2.4 不确定性分析
        2.2.5 实验结果分析
    2.3 重力热管实验
        2.3.1 实验装置
        2.3.2 实验过程
        2.3.3 实验结果分析
    2.4 本章小结
第3章 重力热管计算模型
    3.1 引言
    3.2 数学模型
        3.2.1 VOF模型
        3.2.2 相变模型
        3.2.3 接触角模型
    3.3 模型验证
        3.3.1 几何模型
        3.3.2 边界条件及网格无关性验证
        3.3.3 计算方法
        3.3.4 模拟结果和实验结果对比分析
    3.4 本章小结
第4章 重力热管传热和流动特性的数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 充液率对传热性能影响及机理分析
    4.3 倾斜角对传热性能影响及机理分析
    4.4 蒸发段润湿性对传热性能的影响及机理分析
    4.5 加热功率对传热性能的影响及机理分析
    4.6 本章小结
第5章 重力热管散热器传热特性研究
    5.1 引言
    5.2 重力热管散热器实验
        5.2.1 实验设备
        5.2.2 实验步骤
        5.2.3 实验结果分析
    5.3 数学模型
        5.3.1 控制方程
        5.3.2 边界条件及求解方法
        5.3.3 模拟与实验比较
    5.4 结构和运行参数对其传热性能的影响
        5.4.1 翅片数量对其传热性能的影响
        5.4.2 翅片长度对其传热性能的影响
        5.4.3 加热功率对其传热性能的影响
    5.5 本章小结
第6章 重力热管散热器结构优化
    6.1 引言
    6.2 优化方法
    6.3 试验参数设计
    6.4 回归模型与方差分析
    6.5 响应曲面分析
    6.6 多目标优化
    6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3176640