面向LED水冷散热的切削铜纤维定向烧结热沉及其性能研究

发布时间：2022-02-24 16:35

　　LED光源逐步应用于植物工厂,但LED光源的散热问题造成其具有能耗高的缺点,结合LED植物工厂自身的水灌溉系统,设计一种具有高比表面积和高孔隙率的水冷散热热沉是解决该问题的合适方法。因此,本文提出了面向LED水冷散热的切削铜纤维定向烧结热沉,通过实验和数值模拟研究其传热性能和流动特性。主要研究内容如下:（1）设计并制备了面向LED水冷散热的切削铜纤维定向烧结热沉,分析了热沉内热量的传递过程以及相应过程的热阻,确定了热沉传热性能和流动特性的评价指标。（2）搭建了LED水冷散热热沉样机的性能测试平台,通过实验研究了切削铜纤维定向烧结热沉的传热性能和流动特性,实验结果表明:切削铜纤维定向烧结热沉的传热性能随着入口流量的增大而增强,但增强幅度逐渐减弱;热沉进出口压降随着入口流量的增大而增大,且其增幅逐渐增大;热沉均温性能随着入口流量的增大而增强。相比于切削铜纤维随机烧结热沉,切削铜纤维定向烧结热沉虽然传热性能略微较差,但进出口压降远小于前者,综合传热性能优于前者。随着孔隙率的减小,热沉的传热性能略微增强,但热沉的进出口压降却明显增大;孔隙率为80%的切削铜纤维定向烧结热沉的均温性能较优。纤维当... 

【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 LED热效应及其影响
        1.2.1 结温对LED结构的影响
        1.2.2 结温对LED光色的影响
        1.2.3 结温对LED发光效率的影响
        1.2.4 结温对LED寿命的影响
    1.3 LED热管理研究现状
        1.3.1 空气冷却
        1.3.2 热管冷却
        1.3.3 相变冷却
        1.3.4 热电制冷
        1.3.5 液体冷却
    1.4 LED热管理方式对比分析
    1.5 论文课题来源和主要研究内容
        1.5.1 论文课题来源
        1.5.2 论文主要研究内容
第二章 热沉样机设计制造及性能评价指标
    2.1 引言
    2.2 水冷热沉整体结构设计
    2.3 热沉封装结构设计
        2.3.1 导热板结构设计
        2.3.2 基板结构设计
        2.3.3 密封垫片结构设计
    2.4 热沉内芯结构设计及制备
        2.4.1 连续铜纤维的切削加工
        2.4.2 定长定直纤维的剪切
        2.4.3 切削铜纤维的烧结成形
    2.5 热沉性能评价指标
        2.5.1 传热性能评价指标
        2.5.2 均温性能评价指标
        2.5.3 流动特性评价指标
    2.6 本章小结
第三章 切削铜纤维定向烧结热沉性能测试
    3.1 引言
    3.2 热沉性能测试实验方案设计
        3.2.1 实验平台搭建
        3.2.2 实验测试内容及步骤
        3.2.3 实验数据处理
    3.3 切削铜纤维定向烧结热沉性能分析
    3.4 不同热沉内芯的性能对比分析
    3.5 不同功率下切削铜纤维定向烧结热沉性能分析
    3.6 孔隙率对切削铜纤维定向烧结热沉性能的影响分析
    3.7 纤维当量直径对切削铜纤维定向烧结热沉性能的影响分析
    3.8 本章小结
第四章 切削铜纤维定向烧结热沉水冷散热数值模型
    4.1 引言
    4.2 几何模型建立
    4.3 网格划分
    4.4 控制方程
    4.5 物性参数设定
    4.6 边界条件设定
        4.6.1 进出口边界条件
        4.6.2 壁面边界条件
    4.7 本章小结
第五章 热沉水冷散热数值模型的验证及预测分析
    5.1 引言
    5.2 仿真结果合理性分析
    5.3 切削铜纤维定向烧结热沉与随机烧结热沉综合性能对比
    5.4 热沉水冷散热数值模型的预测分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]国家863课题“植物工厂LED节能光源及光环境智能控制技术”总结会召开[J].   中国照明电器. 2017(09)
[2]大功率LED散热器综述[J]. 唐帆,郭震宁.  中国照明电器. 2017(08)
[3]大功率LED散热器的空气强制对流冷却研究[J]. 周俊杰,绳冉冉,李雪丽.  现代电子技术. 2017(08)
[4]大功率UV-LED固化灯水冷散热器[J]. 倪笠,崔晓钰,马柯.  光电子技术. 2016(02)
[5]新型LED光源在蔬菜工厂中的应用现状及展望[J]. 翁淼.  上海农业科技. 2016(03)
[6]LED光源在植物工厂中的应用[J]. 徐圆圆,覃仪,吕蔓芳,刘旭庆,韦素洁,杨梅.  现代农业科技. 2016(06)
[7]水冷式植物工厂LED面光源及散热系统的研制与测试[J]. 刘晓英,焦学磊,要旭阳,徐志刚.  农业工程学报. 2015(17)
[8]大功率LED太阳花相变散热器数值优化研究[J]. 向建化,张春良,陈胜,周超,陈从桂.  广州大学学报(自然科学版). 2015(02)
[9]内凹形微通道热沉换热流动性能的数值分析[J]. 彭洁旻,陈维,邓大祥.  半导体光电. 2014(02)
[10]现代设施园艺的最高形式——植物工厂[J]. 刘文科,杨其长.  科技导报. 2013(33)

博士论文
[1]多孔金属纤维烧结板制造及在制氢微反应器中的作用机理[D]. 周伟.华南理工大学 2010
[2]微纤结构化整体式多孔材料的流动、传热及其微反应技术应用的研究[D]. 李剑锋.华东师范大学 2008

硕士论文
[1]面向锂电池模块散热的切削铜纤维/石蜡复合成形及性能研究[D]. 邵校嘉.华南理工大学 2015
[2]面向甲醇重整制氢的金属切削纤维定向烧结成形及性能研究[D]. 魏小玲.华南理工大学 2011



本文编号：3643111