本文關鍵詞：面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設計及性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新型固態(tài)照明光源LED（Light Emitting Diode）具有節(jié)能環(huán)保、使用壽命長等諸多優(yōu)點，被公認為第四代照明光源。隨著LED產業(yè)的快速發(fā)展，LED光源向著小型化、高亮度、大功率方向發(fā)展。這就加劇單顆芯片的熱流密度，致使結溫上升，嚴重影響LED的性能與壽命。因此，散熱問題一直制約著LED的發(fā)展。傳統(tǒng)的風冷散熱已經不能滿足其散熱要求，尋找新的散熱方式對于確保LED的正常工作以及延長其壽命具有深遠的意義。本文提出了面向大功率LED水冷散熱系統(tǒng)，設計與制造了微型換熱器并搭建了實驗平臺對其性能進行測試。本文的主要工作如下： （1）設計了一款面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器，其既可用于微通道水冷散熱又可用于多孔材料散熱。為了研究微通道結構對換熱器性能的影響，本文設計四種不同結構的微通道式換熱器。同時設計了用于填充多孔銅纖維氈的換熱器型腔。 （2）利用FLUENT軟件模擬仿真了四種不同結構的微通道式換熱器對芯片表面的散熱性能。分析了輸入功率、入口流量以及微通道結構等因素對大功率LED模塊溫度場的影響，并對相關參數(shù)進行了選擇。分析了微通道流速分布對大功率LED散熱的影響機制，結果表明深寬比越大的微通道式換熱器對芯片表面的散熱性能越好。 （3）搭建了基于安捷倫數(shù)據采集儀以及壓力變送器的實驗系統(tǒng)對微通道式換熱器的性能進行實驗研究，實驗結果表明：深寬比越大的微通道式換熱器對芯片表面的降溫效果效果越好，而其進出口壓降也越大。同時將實驗結果與仿真模擬結果進行了對比分析，仿真模擬結果與實驗結果基本上吻合。 （4）采用多齒刀具加工制造了連續(xù)型銅纖維，應用固相燒結技術對銅纖維燒結氈的燒結工藝進行了實驗研究。實驗結果表明：銅纖維氈的最佳燒結工藝參數(shù)為900℃，保溫時間為60min。同時對銅纖維燒結氈燒結成形進行分析，從理論上分析了銅纖維氈燒結成形的可能性。 （5）研究了單一型以及復合型多孔式換熱器的性能。根據孔隙率的不同以及復合形式的不同，對其性能進行了比較。實驗結果表明：孔隙率越大的多孔式換熱器進出口的壓降越小。在三種不同孔隙率中，孔隙率為80%的多孔式換熱器對芯片表面的散熱性能最好。在對三種不同復合形式的多孔式換熱器的性能研究中，其中綜合孔隙率越大，其進出口壓降越大；綜合孔隙率越小，其對芯片表面的散熱性能越好。同時將微通道式換熱器與多孔式換熱器進行了對比分析，結果表明在相同的入口流量下，微通道式換熱器的進出口壓降小于多孔式換熱器，但是多孔式換熱器對芯片表面的散熱效果優(yōu)于微通道式換熱器。
【關鍵詞】：微通道 微型換熱器 大功率LED 多孔銅纖維氈
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-31
• 1.1 研究意義及背景12-13
• 1.2 大功率 LED 熱控制方案及研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 LED 的發(fā)光原理及優(yōu)勢13-16
• 1.2.2 LED 發(fā)熱影響及散熱方式16-22
• 1.3 微型換熱器國內外研究狀況22-29
• 1.3.1 微通道式換熱器國內外研究狀況22-25
• 1.3.2 多孔式微型換熱器國內外研究狀況25-29
• 1.4 論文課題來源和主要研究內容29-31
• 1.4.1 論文課題來源29
• 1.4.2 論文主要研究內容29-31
• 第二章 大功率 LED 微型換熱器的結構設計31-39
• 2.1 微型換熱器設計基礎31
• 2.2 微通道式和多孔式微型換熱器結構一體化設計31-38
• 2.2.1 微型換熱器的進出口腔設計34-35
• 2.2.2 微型換熱器的蓋板設計35-36
• 2.2.3 微型換熱器的主體基板設計36-38
• 2.3 本章小結38-39
• 第三章 基于 FLUENT 數(shù)值模擬分析的微型換熱器參數(shù)設計39-60
• 3.1 FLUENT 建模步驟39-41
• 3.1.1 GAMBIT 幾何建模39-40
• 3.1.2 劃分網格方案選擇40
• 3.1.3 求解器選擇40-41
• 3.1.4 邊界條件確定41
• 3.2 數(shù)值模擬模型建立41-45
• 3.2.1 微通道式換熱器幾何模型41-42
• 3.2.2 控制方程42-43
• 3.2.3 網格劃分及邊界條件確定43-44
• 3.2.4 邊界條件設定44-45
• 3.3 模擬結果分析與參數(shù)選擇45-59
• 3.3.1 微通道式換熱器流場分析46-47
• 3.3.2 輸入功率對 LED 模塊溫度場影響分析47-49
• 3.3.3 入口流量對 LED 模塊溫度場影響分析49-51
• 3.3.4 微通道深寬比對芯片表面溫度影響分析51-52
• 3.3.5 微通道流速分布與 LED 散熱關聯(lián)機制分析52-58
• 3.3.6 參數(shù)選擇58-59
• 3.4 本章小結59-60
• 第四章 大功率 LED 微通道式換熱器水冷散熱性能研究60-73
• 4.1 微通道微型換熱器加工制造60-61
• 4.2 實驗平臺搭建及數(shù)據獲取61-65
• 4.2.1 測試原理61-63
• 4.2.2 實驗步驟63-65
• 4.3 實驗結果與分析65-72
• 4.3.1 微通道式換熱器對芯片表面溫度的影響65-68
• 4.3.2 微通道結構對進出口壓降影響68-69
• 4.3.3 輸入功率對芯片表面溫度影響69
• 4.3.4 模擬結果與實驗結果對比分析69-72
• 4.4 本章小結72-73
• 第五章 大功率 LED 多孔式微型換熱器水冷散熱性能研究73-89
• 5.1 多孔材料的選用73
• 5.2 連續(xù)型銅纖維制備73-77
• 5.3 切削銅纖維燒結氈燒結成形工藝77-83
• 5.3.1 燒結方法選用79-81
• 5.3.2 銅纖維燒結成形過程分析81-83
• 5.3.3 銅纖維燒結氈孔隙率確定83
• 5.4 實驗測試原理及平臺搭建83-84
• 5.5 多孔式微型換熱器水冷散熱性能分析84-88
• 5.5.1 單一型多孔式微型換熱器對芯片表面溫度影響84-85
• 5.5.2 孔隙率對進出口壓降影響85-86
• 5.5.3 復合型多孔式換熱器對芯片表面溫度影響86-87
• 5.5.4 復合形式對進出口壓降影響分析87-88
• 5.6 本章小結88-89
• 第六章 不同類型微型換熱器性能綜合分析89-92
• 6.1 不同類型微型換熱器對芯片表面溫度影響89-90
• 6.2 不同類型微型換熱器進出口壓降比較90-91
• 6.3 本章小結91-92
• 結論92-94
• 參考文獻94-99
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果99-100
• 致謝100-101
• 附件101

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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  本文關鍵詞：面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設計及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：360679