热管换热器用于LED冷却系统的实验研究

研发了一系列将发光二极管(LED)散热与热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器,并对其传热性能进行了实验研究。结果表明,该系列热管散热器具有良好的散热能力,能将节点温度控制在70℃以下,满足了大功率LED对结点温度的控制要求;实验结果还表明,翅片结构不同,换热器散热能力明显不同,所研发系列异形翅片热管换热器的散热能力明显高于目前常用的普通矩形翅片热管换热器,其中以外翻形翅片热管换热器散热能力最好;还研究了热管换热器工作倾角对其散热能力的影响,并给出了热管排布数量、翅片材质及结构对换热器散热性能、换热装置体积、成本及质量的影响。     

翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响

基于某车用空调多元平行流蒸发器,以平行流蒸发器的百叶窗翅片为研究对象,利用ANSYS 15.0软件对百叶窗翅片模型进行数值模拟,研究探索百叶窗翅片厚度对平行流蒸发器传热与流动性能的影响,并分别对其五种结构在不同雷诺数Re_(LP)时的传热与流动性能进行了综合评价分析。将数值模拟结果与经验关联式进行对比,传热因子j与阻力特性f因子的最大误差分别为12.16%和5.29%,满足实际工程误差允许范围。结果表明:在雷诺数ReLP不变时,换热系数与压降均随着百叶窗翅片厚度的增加而增大;采用综合评价因子j/f~(1/3)分析得出,A型结构翅片综合性能最好,能够有效强化空气侧换热、提高系统的换热能力,其研究结果可为百叶窗翅片结构优化提供参考依据。     

弧形通道散热器流动与传热的数值模拟研究

以某航空电子元器件的散热器为研究对象,建立了弧形翅片散热器微流道单元流域的三维模型。根据高空运行温度和压力设置边界条件,利用计算流体力学数值模拟方法对散热器弧形翅片的流场、传热性能等进行分析研究。通过实验数据拟合的关联式对模拟结果进行验证,对其强化传热效果与平板翅片进行比较。结果表明,弧形翅片具有很好的换热效果,雷诺数在780～1 450范围内,弧形翅片的传热效果比平板翅片提高8.43%～18.06%。相同工况下,弧形翅片的散热量较多、散热性能较好、传热效率较高。     

基于风冷的IGBT散热方案设计及优化

本文根据某接收机IGBT散热需求,提出了紧凑式设计方案,并采用RNG k-%模型数值模拟了三种翅片和四种紧凑式流动和散热器散热特性。结果表明:半圆形翅片流阻特性最好,而三角形翅片传热特性更好。根据Webb最佳翅片因子结果,半圆形、等腰三角形翅片相对于矩形翅片换热特性均有改善。对比四种紧凑式散热器数值模拟结果,发现方案1不仅散热器表面温度均匀性、最高温度满足IGBT散热需求,且较原工程模型占用空间和重量分别减少70%和49%。     

一种新型双梯形百叶窗翅片换热器的性能模拟研究

提出一种新型双梯形百叶窗翅片换热器结构,并对其性能进行了数值模拟研究。结果发现,相对传统矩形换热器,双梯形翅片结构使较多的空气流体冲刷翅片表面,增强空气流体的扰动效果,能够强化传热。同时,双梯形百叶窗翅片进出口压降比矩形百叶窗翅片进出口压降大。综合考虑换热和阻力情况,双梯形换热器性能优于传统矩形换热器。     

椭圆形百叶窗翅片传热强化数值分析

提出了一种新型椭圆形百叶窗翅片,采用CFD方法对其阻力特性及传热特性进行了模拟研究,并与传统矩形百叶窗翅片进行比较,分析了雷诺数对两种结构内流体的流动与传热性能的影响,同时对两种结构内流场与温度场的协同性也进行了研究。结果表明:新提出的椭圆形百叶窗翅片与矩形百叶窗翅片相比,阻力因子f降低了16%~20%,传热因子j提高了5%~7%,且雷诺数Re在225.7~451.3范围内,椭圆形翅片综合评价因子j/f1/3比矩形百叶窗翅片的提高了11%~15%,且椭圆形百叶窗翅片的速度与温度场的协同性优于矩形百叶窗翅片,椭圆形百叶窗翅片的综合换热性能高于矩形百叶窗翅片。     

空间波动参数在开缝翅片结构优化设计中的应用

首次提出无量纲速度和无量纲温度空间波动强度来分别定量地表征翅片结构对流场和温度场的扰动强度.对X型和和圆弧型开缝翅片进行了PIV和红外热成像实验研究.实验结果表明,X型开缝结构对流场和温度场的扰动强于圆弧型开缝结构,前者的换热性能优于后者,但前者的阻力高于后者.优化设计出一种新型的开缝翅片(X圆弧波浪型),并对三种翅片进行了数值模拟分析.数值模拟结果与实验结果吻合得很好,数值模拟结果表明,优化后的X圆弧波浪型开缝翅片的无量纲速度和温度的波动强度高于前两种翅片,整体的换热性能优于前两种翅片.因此,本文提出的无量纲空间波动参数为开缝翅片结构优化设计提供了一个定量的标准.     

冲孔球凸/球凹翅片强化传热研究

为了提高多孔翅片的换热性能,本文提出了新型冲孔球凸/球凹翅片结构。采用数值模拟方法对其流动传热特性进行研究,并对冲孔球凸和冲孔球凹结构布置方式进行了优化。研究结果表明:冲孔球凸/球凹翅片形成局部射流和增加涡结构破碎,增强扰流,增强换热。在相同雷诺数Re下,冲孔球凸/球凹翅片综合换热性能明显优于多孔翅片,性能评价指标PEC提高了31.3%～55.0%;合理的布置方式可以更好地提高翅片换热性能,同时布置冲孔球凸和冲孔球凹两种结构的翅片换热性能优于单一布置冲孔球凸或冲孔球凹结构;翅片壁面同时布置冲孔球凸和冲孔球凹结构时,顺排布置优于叉排,而翅片壁面仅单一布置冲孔球凸或冲孔球凹结构时,叉排布置优于顺排。     

半导体制冷强化传热研究

对半导体制冷片进行了稳态传热分析,对半导体制冷风冷式散热片的底座厚度、翅片长度、翅片厚度、翅片数目、翅片顶端厚度等结构进行ANSYS模拟分析优化,并通过实验对比得出风冷式、水冷式散热的半导体制冷效率与传统压缩机制冷效率的区别;同时,通过改变风冷式散热半导体制冷的风扇功率、散热片结构等分析优化了半导体制冷的散热模式。     

合成双射流与小型复合结构翅片组合散热参数影响

为了保证电子设备能有足够长的工作寿命并可以在高热流下安全运行, 必须可靠而经济地解决高温设备的散热冷却问题. 为解决狭小空间板翅式翅片强化换热能力有限的问题, 基于纵向涡强化换热理论, 提出了合成双射流与表面微凸起复合结构翅组合散热方法. 利用Fluent数值模拟软件对合成双射流作用下的复合结构翅片内部气体流动特性及其强化换热特性进行了研究. 仿真结果表明表面微凸起复合结构翅片的肋片附近Y方向涡量是传统光滑肋片的2倍以上, 换热性能增加10%. 合成双射流驱动频率在500 Hz时, 具有均匀的温度分布以及更好的散热效果; 合成双射流峰值速度下散热效率更好.      

车辆散热器耦合传热模拟研究

通过合理简化,建立了百叶窗翅片散热器的耦合传热模型,利用大型CFD软件FLUENT对具有不同结构参数的百叶窗散热器的流体流动和传热性能进行研究。将数值模拟结果与文献试验关联式计算结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性。分析了百叶窗翅片主要结构参数（百叶窗间距、百叶窗倾角、翅片间距、翅片宽度等）对传热因子j和摩擦因子f...     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。     

变角度百叶窗翅片的数值模拟和性能分析

为研究变角度百叶窗结构对平行流蒸发器换热性能的影响,文中建立了一种均匀角度百叶窗和两种变角度百叶窗的计算模型;采用fluent软件数值模拟了空气侧的传热和流动过程,得到了百叶窗翅片的速度场、温度场及压力场;将数值模拟结果与相关文献实验关联式结果进行对比,验证了数值模拟的可行性,分析了迎面风速对换热和压降特性的影响;并利用公式j/f1/3,比较了三种翅片的综合性能,发现变角度百叶窗翅片综合性能优于均匀角度百叶窗翅片。     

扁平管交错蛇形短翅片强化传热的研究

针对火电空冷凝汽器采用的扁平管蛇形翅片长度较大,空气在翅片间流动对强化传热的效果受到边界层发展抑制的缺陷,根据锯齿翅片通过破坏边界层发展强化传热的思想,提出一种扁平管交错蛇形短翅片结构。实验结果表明,扁平管交错蛇形短翅片的传热性能优于原有结构,在不同雷诺数Re范围,努塞尔数Nu增加了1.4%～16%;同时空气侧流动阻力也明显增加,摩擦系数f增加了18%～45%。由综合评价指标PEC也可以得到,扁平管交错蛇形翅片有效地强化了空气侧的换热。     

热电制冷模组热端散热器性能优化研究

针对实际项目热电制冷模组进行了三维数值模拟,对比分析断槽数不同的四种典型散热器在不同电流、翅片厚度、断槽宽度下的散热能力,得到了性能较佳的工况与散热器模型.结果 表明,随着电流增加,热电制冷模组冷面温度不断降低,当电流超过一定数值时,冷面温度趋于平衡,热面温度急剧上升.四类散热器中,断槽数为一的散热器散热能力较佳,并对此类散热器的翅片厚度进行优化,在研究范围内,翅片厚度2.5 mm散热效果较佳.断槽宽度有临界值,断槽宽度值小于9 mm时散热器面积减小不会使散热能力减弱,反之大于9 mm时散热能力急剧衰弱,为实际工程的分析提供了借鉴和参考.     

车用散热器百叶窗翅片结构仿真优化

随着现代发动机技术的进步,发动机功率和性能的提升,也对发动机散热器提出了更高的要求。在兼备良好的散热性能和稳定性的同时,更要求散热器结构紧凑,以实现轻型化。通过对车用发动机管带式散热器的局部翅片和整体散热器进行三维建模,分析百叶窗翅片角度、翅片波距、翅片波高对空气侧压降影响,并对影响散热器散热性能主要因素进行分析。然后采用了多孔介质代替翅片的方法,模拟整体散热器的散热性能,并对比实验结果验证仿真模型准确性。最后拟合仿真数据的总传热系数和空气侧压降系数,建立粒子群算法优化数学模型。在不改变散热器外形尺寸和空气侧压降符合设计标准的情况下,优化散热器的翅片结构。翅片结构优化后,空气侧压降基本不变,散热量提升了11.6%。     

涡流发生器强化暖气片散热特性的数值研究

本文提出了一种基于纵向涡流发生器强化换热结构的暖气片散热器,并对其散热性能进行了数值模拟研究,着重分析了暖气片附近区域的温度场与速度场,基于场协同原理对其强化传热机理进行了解释,同时讨论了三角翼纵向涡流发生器的攻角与布置间距等关键参数对散热性能的影响.结果 表明,涡流发生器能显著增强散热,当三角翼纵向涡流发生器攻角为4...     

梭形百叶窗结构内传热强化数值分析

提出一种新型百叶窗结构—梭形百叶窗,它与一般的矩形百叶窗结构相比,流道从翅片中间截面到管连接处逐渐变宽,有较多流体冲刷管壁表面,增加管壁附近流体温度梯度,从而使传热增强。同时降低了流体流动阻力。具有较好的流动和传热性能。应用FLUENT软件对两种百叶窗结构下空气的流场、温度场和压力场进行了CFD研究,分析不同Re数对换热和流动性能的影响。     

壳管相变蓄热器强化传热实验研究

为了强化相变蓄热器传热性能,本文设计了三种新型壳管相变蓄热器结构,并对其换热性能进行实验研究。结果表明:在蓄热器内部添加分层结构和斜翅片换热性能最高,内部温度达到均匀化的时间随换热单元数增加而增大;换热管道间翅片的添加可有效地强化换热效果,改善蓄热器内部出现的温度严重分层现象,温度分布更加均匀;在研究范围内,换热流体温度的增加可有效提高蓄热器的换热效率,缩短相变时间。     

开缝对波纹翅片传热的影响及场协同分析

本文针对汽车换热器中的波纹翅片建立二维计算模型,运用场协同原理分析波纹翅片附近流动及传热情况,并通过二维开缝波纹翅片模型讨论开缝位置对其传热性能和流动特征的影响。数值模拟结果显示,波纹翅片各周期场协同角分布基本相同,在拐角附近存在明显的场协同恶化区域。在波纹翅片的拐角处或各半周期的1/4处开缝可改善协同,从而强化传热。此外,前密后疏或前疏后密的开缝方式不影响翅片的换热和压降情况,在开缝分布不均匀时,稀疏段开缝位置决定了翅片换热能力的相对大小。