UV-LED风冷散热系统瞬态性能分析与测试

针对一款典型的UV-LED风冷翅片热管散热系统,建立了从LED阵列到散热器末端的热阻网络,应用MATLAB模拟了翅片热管散热器在设计工况和变工况下各点温度的瞬态变化性能,并选取部分点进行了实验测试。结果显示,该风冷翅片热管散热器具有较好的瞬态传热性能,其最大温差在散热器铜板处;瞬态温度响应具有滞后性;LED散热量突然急剧变化时,对芯片部分的影响较大,而环境温度或者外部的对流散热状况在短时间内的波动则对LED几乎没有影响。     

片式散热器冲压型涡发生器工程应用研究

在片式散热器上冲压出涡流发生器,在自然对流下,强化散热器散热。采用数值模拟的方法分析涡发生器长度、宽度、摆放角度、散热片间距及摆放位置对散热片散热量及对流换热系数的影响。由于散热片厚1mm,考虑到实际加工工艺,最后选择涡发生器长13.5mm、宽5mm、高3mm,与空气来流方向夹角为30°,两散热片对应位置涡发生器夹角60°时,两散热片同侧涡发生器向空气入口方向移动50mm时,可使散热片散热量提高15.71%。     

不同翅片类型对换热器性能影响的模拟计算

针对水-水换热蓄热水箱中的换热盘管,选取3种翅片类型,分别为环型、十字型以及H型。利用Fluent建立三维数值计算模型,在同一标准计算工况下,采用整体换热量、平均对流换热系数、Nu以及翅片效率4个参数对不同翅片类型下下的换热性能进行评价,并与光管情况进行对比。计算结果表明,3种翅片类型中十字型翅片换热性能最佳,其整体换热量、平均对流换热系数以及翅片效率均为最大值。与光管相比,十字型、环型以及H型翅片的整体换热量分别增加46.13%、4.23%、20.44%。     

直条缝翅片管换热器传热与流动阻力性能研究

为了解翅片间距、翅片厚度、翅片材料和基管材料对直条缝翅片管换热器的传热和流阻性能的影响,以及获得通用的换热与流动阻力计算关联式,对一种直条缝翅片管换热器进行了实验研究。通过风洞试验台共进行了7个试件的试验,试验过程中管内水的进口温度和速度保持60℃和1.5 m/s不变,进风温度保持21℃,入口风速为1.5～4.5 m/s。结果表明：在管外空气侧雷诺数Re_a为2647～8143范围内,随着翅片间距的增大,对流换热系数先增大后减小,存在一个峰值;翅片间距对阻力的影响与管外空气侧雷诺数有关,当Re_a≤5 000时翅片间距越小摩擦系数越大,当Re_a>5 000时,翅片间距越小,摩擦系数越小;翅片厚度的增加会增加对流换热系数和摩擦系数;紫铜(T2)翅片的对流换热系数高于8011铝合金(AL8011)翅片,但摩擦系数较低;T2基管的对流换热系数最高,铁白铜(B10)基管次之,316L不锈钢(316L)基管最低;不同的基管材料对摩擦系数没有影响。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟，获得了不同流速下翅片表面温度分布，分析了迎面风速与换热系数之间的关系，随着速度的增大，空气侧的换热系数增加，并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素，随着翅片间距的增大，空气侧换热系数增加，而且随着Rg数的增加，换热的强化更加明显。     

铜管乐器散热改善音调的数值模拟

铜管乐器吹奏过程中演奏者吹出的湿热气流会使管内空气和铜管本身的温度升高,导致乐器音准偏离。本文提出了对铜管乐器发声前段采用增加散热翅片的方法,增加有效换热面积,即时散发出热量,可改善铜管乐器音准的偏离。根据散热目标要求,设计出了合理的翅片结构参数,并借助FLUENT软件进行了散热效果的数值模拟。结果表明,当环境温度为12℃时,相同条件下加装散热翅片的铜管乐器外表面与环境的温差缩小为原温差的34.2%,散热效果明显,乐器音准得到保证。     

高速燃气喷射管道表面自然对流散热分析

将热阻比拟为等效电阻,采用有限体积元法对超音速燃气喷射管道传热及表面自然对流散热进行数值计算,得到喷射管壁温度分布和表面不同自然对流散热及参数变化对壁温的影响.由于管两端自然对流散热作用,管中部温度高于两端;随着表面自然对流换热增强管壁温度逐渐降低;选用不同材质时,随材质导热系数增大管内外壁温差线性增大.     

直接空冷凝汽器翅片管积灰流动换热的数值研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的流动换热特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管外不同积灰厚度的流动换热情况,得到了夏季工况翅片管4种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速的变化曲线,非线性拟合得到了摩擦系数、努赛尔数与雷诺数之间的关联式。利用性能评价指标PEC,对翅片管束积灰前后的流动换热性能进行了比较。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数,传热系数以及流动阻力逐渐增加;随着翅片管外积灰厚度的增加,对流换热系数、流动阻力以及摩擦系数变大,传热系数变小。     

漏斗状储热水箱边界斜度对热量损失的影响

为了研究太阳能跨季节蓄热过程中,漏斗状储热水箱的侧壁倾角对其内部自然对流换热情况的影响,文章采用Fluent软件对漏斗状储热水箱内非稳态自然对流换热情况进行了三维数值模拟。模拟结果表明:水箱侧壁倾角对漏斗状储热水箱内部的自然对流换热过程有一定的阻碍作用,水箱侧壁倾角θ越小,阻碍能力越大,但对流换热过程与水箱侧壁倾角之间并没有呈现出线性递增关系,此外,存在使壁面平均Nu数达到峰值点的水箱侧壁倾角;比表面积对漏斗状储热水箱的散热量有一定的影响,比表面积越大,漏斗状储热水箱的散热量越大;当水箱侧壁倾角θ为45°时,漏斗状储热水箱的储热效果最佳。     

加工参数对三维整体外翅片铜管冷凝换热性能影响研究

通过实验研究了进给量和切削深度对犁削—挤压加工成形工艺制造的新型三维整体外翅片铜管总换热系数和管外换热系数的影响,实验结果表明,在能够顺利成翅的条件下,降低进给量以及增大切削深度,都能够确实有效地提高总换热系数,切削深度从0.5 mm增加到0.9 mm时,总换热系数增幅在为7.6%～8.2%,在热流密度为100 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1,总换热系数增幅达到了14%,而在较低的热流密度50 W/m2时,进给量从1.8 mm.r1降低到1.38 mm.r1总换热系数增幅最大达到了183%。     

基于ANSYS技术的CPU热管式散热器换热规律实验研究与数值模拟

CPU的工作温度是判断CPU性能的一项重要参数,为克服解析计算求取CPU温度精确值的困难,利用ANSYS有限元软件对热管式散热器与普通翅片散热器进行了热特性分析,模拟计算出稳态温度场分布,以及不同功率下CPU中心点的换热特性。研究结果表明,在稳定状态时,热管式散热器较普通翅片散热器具有极强的热传导性能;在CPU高功率工作时,普通翅片散热器CPU温度超过85℃无法满足换热要求,而热管式散热器CPU温度低于75℃,完全达到换热效果;模拟计算值与实验值最大相差4．1℃,应用数值模拟的方法研究CPU热管式散热器换热特性是可行。     

1000MW直接空冷机组散热单元换热特性的数值模拟

以某1 000MW直接空冷机组为例,对机组散热器外部流场进行了数值模拟,分析了不同迎面风速、环境温度、翅片间距以及翅片厚度对散热器外部换热和流动特性的影响.结果表明:随着迎面风速的增大,散热器外部的传热系数和流动阻力均显著增大,环境温度对散热器外部换热和流动特性的影响并不明显,但对总散热量影响较大;较大的翅片间距能增大散热器外部的传热系数、减小流动阻力,但会使单位管长的换热面积减小,总散热量减小;对应于一定的迎面风速,存在较为合理的翅片间距和翅片厚度,迎面风速越大,合理的翅片间距越大,翅片厚度越小.     

扁平翅片管数值模拟及其结构优化

蛇形扁平管换热器在空冷电站的应用上取得了很好的效果,为进一步提高空冷电站凝汽器的冷凝效率,优化扁平管翅片的物理结构,建立了蛇形翅片扁平管换热器及直翅片和带扰流孔直翅片扁平管换热器通道的三维物理数学模型,利用FLUENT软件进行数值计算.通过对对流换热系数、流动损失、散热量的对比分析,结果表明:蛇形翅片扁平管翅片的物理结构存在进一步的优化空间的可能性,直翅片扁平管具有更优越的冷凝效率,模拟结果为直接空冷凝汽器的设计和优化改造提供了科学依据.     

基于ANSYS热分析的LED工矿灯散热性能的数值模拟

利用Solid Works软件对一款50 W的LED矿灯的散热结构进行建模;基于该模型用ANSYS对其散热特性进行了数值仿真实验,得到了稳态时整个模型的三维温度分布图,发现最高温度为62.7℃,低于阈值65℃,表明该结构设计是合理的。分析比较了环境温度、空气对流换热系数和元件间导热系数等对散热效果的影响,结果可为散热结构的优化设计提供数据参考。     

基于大平板热管的电池热管理实验及仿真

热特性是影响锂离子电池性能的主要因素之一,当电池以较高倍率进行充放电时,热量聚集使温度迅速上升,影响电池性能,甚至会产生燃烧或爆炸.本工作搭建了一种基于大平板热管的高效高均温性电池散热模型.电池组置于大平板热管上,底部辅以风冷散热,在不同工况下对电池表面平均温度及最大温差进行数值计算,并通过实验验证了热管理模型准确性.结果表明,当环境温度为20℃、冷却风速为5 m/s、以1 C放电至截止电压时,电池组平均温度为38℃,最大温差为1.9℃;在大平板热管散热端适量布置翅片可增大换热面积,提高换热效率.     

电池排布对锂电池组相变热管理性能的影响

为了探究电池单体排布对锂电池组热管理性能的影响,采用COMSOL Multiphysics软件建立相变冷却耦合空气冷却锂电池组散热模型,模拟不同单体电池间距以及相变材料用量下电池组温度场变化情况.研究发现,当单体电池均匀排布时,随着电池间距的增大,相变冷却系统内温差先降低后升高,在10 mm时温度均匀性最优.维持相变材料用量不变,优化电池单体排布,有序减小电池组中心到外缘的电池间距,发现电池组内最高温升和最大温差均低于均匀排布时的值,热管理性能提升,且外界空气冷却的对流换热系数越大提升效果越明显.在优化排布的基础上减小相变材料用量,模拟发现,优化排布下相变材料用量减少12％后电池组内最高温升基本不变,但最大温差下降了34％.结果表明,优化单体电池间距在提升电池组热管理性能的同时实现了减少相变材料用量的目标.优化后的电池组结构可为相变冷却策略下的电池热管理系统提供有效参考.     

氟泵供液式散热系统试验研究

利用一个氟泵供液式散热系统,分别研究了室外环境温度变化对散热量和能效比的影响;通过变频调节氟泵功率改变散热工质流量,分析并讨论散热工质流量的变化对散热量和能效比的影响。试验结果表明,随着室外环境温度的降低,系统散热量和能效比均显著提高;随着散热工质流量的增大,散热量先升高后基本保持不变,能效比则先升高后降低,即存在最佳散热工质流量使得系统的能效比达到最大值。系统优化后在实际应用时,在室内外温差为11～26℃时,测算的能效比可达8.5～16.5。     

电子元件散热器翅片自然对流散热性能研究

针对室外电子设备在自然对流条件下的散热问题,设计开发了一种新型散热器翅片结构——翅片开孔式涡流发生器,易于加工且直接与翅片连接,不存在焊接的问题。利用数值模拟的方法探究了涡流发生器的布置方式与攻角对散热器散热的影响。结果表明:翅片开设三角孔,在翅片间空气流动过程中起到了明显的作用,有效降低了三角形涡流发生器造成的流动阻力,增加了空气的扰动;当涡流发生器间距为40 mm、攻角为15°时,散热器翅片高温热源区域的散热效果最好。     

热管换热器内部流动与换热的数值模拟

单螺旋翅片热管管束的翅片结构中心对称处存在流体流动及换热不足,因此,将单螺旋翅片结构改为新型双螺旋翅片结构,并利用Fluent软件模拟分析改进后流场与温度场的变化情况。结果表明:在Re=500~6 500时,与未加翅片相比,单螺旋翅片热管换热增强33%~51%,摩擦阻力系数增加6%~24%;双螺旋翅片热管换热增强69%~84%,摩擦阻力系数增加19%~48%。且双螺旋结构的综合性能明显优于单螺旋结构的综合性能,且在Re=2 000时性能表现最优。根据场协同原理可知,双螺旋翅片结构对流体的强烈扰动可促使流体的速度矢量与温度梯度矢量协同程度更好。综合比较得知双螺旋翅片热管更有利于强化换热。     

新型钢制散热器翅片管的传热分析及优化

通过试验测得了翅片管的温度分布 ,得出这种新型散热器翅片管的自然对流换热规律。通过对试验数据的分析整理得到了肋壁平均换热系数的经验公式。分析了翅高比、翅片夹角对平均换热系数、平均辐射换热系数的影响。以金属热强度最大为目标函数 ,采用解多变量最优化问题的坐标轮换法得出了该形式翅片管的最佳结构尺寸。