大功率LED路灯散热结构设计研究

目前大功率LED灯具的散热问题已经成为制约LED行业深入发展的瓶颈,体积小、重量轻、结构相对简单、制造加工成本低的散热器是研究的主要方向。不同的散热器由于结构设计不同,工作时散热特点也不尽相同。本文实测现有主流LED灯具散热器并总结分析散热效果,进而提出传热-散热一体的LED灯具散热器结构设计理念,并对LED灯具工作温度场进行分析,验证了传热跟散热一体化设计的理念。     

大功率LED筒灯散热通道数值模拟及优化设计

基于大功率LED筒灯散热实验建立了筒灯的三维模型,并利用有限元软件FloEFD进行了热学模拟.采用热阻网络分析方法得出LED筒灯散热的薄弱环节,从而有针对性地对筒灯的基板、散热器结构和材质进行了优化设计.实验结果表明,散热器高度为70 mm,翅片为20片,材质选用型号为AL6063,基板采用厚度为0.635 mm时,覆铜层氧化铝板的LED筒灯模型散热效果最好,其结温最高为49.34℃,成本为25.7元,这证明本优化设计过程可以为实际的灯具生产提供理论指导和技术支持.     

笔记本电脑散热器数值模拟及设计优化

笔记本电脑的有效散热是其安全运行的前提,随着笔记本电脑CPU功耗的增大及笔记本电脑小型化的要求日益突出,笔记本电脑对散热提出了更高要求.利用Fluent对不同尺寸的散热器模型进行了数值模拟,通过比较模拟结果和实验数据对实验所用笔记本电脑散热器进行了设计优化.通过比较得出了加长翅片长度到15mm可以有效地提高散热效果的结论,并提出了对不同用途的笔记本电脑的散热器选型建议.     

大功率LED封装散热关键问题的仿真

基于ANSYS有限元软件对目前3种典型LED封装结构的温度场进行模拟分析.通过比较得出,优化封装结构可以有效地提高LED散热性能,途径最佳的是减少热沉数量,次之为降低热沉热阻;经与热对流方式对LED散热效果比较,发现优化封装结构降低结温的效果并不明显.而在可实现的光转换效率下,经过必要的选材优化后,强制对流是最有效解决散热的方法.     

电脑散热片换热过程数值模拟分析

研究的对象是直板式铝散热片,通过改变散热片的结构参数(齿厚、齿高、齿间距和底板厚度),以Ansys软件为载体,将所作模型图导入Ansys软件中进行模拟,得出测试点温度.基于正交试验分析,得出结果:散热片的齿厚和齿间距对其散热效果影响最大,其次是齿高,底板厚度次之;其他参数不变时,齿厚在0.5～1.5 mm内,随着齿厚的增加,散热效果增强,齿厚超过1.5 mm,散热效果则减弱;齿间距在1～1.5 mm内,随着齿间距的增加,散热效果增强,齿间距超过1.5 mm,散热效果则减弱;随着齿高的增加,散热效果呈现增强趋势;底板厚度在2～3 mm内,随着厚度的增加散热效果增强,当厚度超过3 mm时,散热效果呈下降趋势.     

钉形搅拌桩复合地基荷载试验的三维数值模拟

介绍了一种新型水泥土搅拌桩(钉形搅拌桩),并在现场荷载试验的基础上,对不同桩体本构模型、不同桩数、不同桩土界面处理的钉形搅拌桩复合地基荷载试验的数值模拟方案进行了对比分析,确定了合理的模拟方法.结果表明:对于可能发生桩身屈服的数值模拟,桩体采用线弹性模型是不合适的;只设一根加载单桩不能反映现场荷载试验的群桩工作状态;对于该工况,采用加接触面、加过渡层和无接触面等不同桩土界面处理的结果差别不大.利用三维数值模拟分析了钉形搅拌桩复合地基的荷载传递和变形特性:钉形搅拌桩桩身荷载主要集中在扩大头部分,且衰减较快,变截面处桩身轴力有较大衰减,扩大头桩侧摩阻力较大,下部桩体侧摩阻力较小;桩身变形集中在扩大头,桩间土变形则集中在变截面以下较短范围内.     

半地下变电站室内通风与气流组织分析

分析了半地下变电站室内通风与气流组织的常见问题及现状.通过对某变电站主变室的风速场和温度场进行数值模拟,分析了四种不同气流组织方案的通风散热效果及对主变室的风速场和温度场的影响,得出了通风散热效果较好的气流组织方案,为半地下变电站的通风及气流组织设计提供了一定的参考.     

混合动力汽车用DC-DC和IPU散热结构优化

针对混合动力汽车用DC-DC和IPU的已有散热结构散热效果差,导致DC-DC和IPU在使用过程中温升高,从而影响混合动力系统的稳定性和可靠性的问题,根据传热学的质量、动量和能量守恒方程,建立DC-DC和IPU散热结构的三维非稳态散热模型,采用计算流体力学(CFD)方法,对DC-DC和IPU散热系统的流场和温度场进行数值模拟仿真分析。在此基础上,根据传热学理论设计了DC-DC和IPU散热结构的优化方案,并对优化方案的散热效果和温升进行了仿真分析与实验研究,结果表明该优化方案实现了DC-DC和IPU的良好散热,有效降低了温升,满足了混合动力汽车对DC-DC和IPU的使用要求。     

基于变形控制的深基坑工程土钉支护设计优化研究

文章依据基坑工程现行的国家规范和行业标准对基坑设计中的各项参数进行了合理的选择,对采用土钉墙支护的基坑各项设计参数对基坑的变形影响进行了数值模拟,分别得出了土钉长度、土钉水平间距、土钉倾角、土钉直径、面板厚度和坡顶超载对普通土钉支护结构的最大变形的影响规律,并给出了相对合理的各项参数的建议值。     

稠油热采注汽管接箍对散热影响的研究

通过数值模拟的方法计算了稠油热采注汽管接箍对散热的影响，并提出了在工程应用中如何利用比较简单的结构来模拟结构比较复杂的接箍对散热的影响，即1／3等效法则．将该方法应用于实际稠油热采注汽管道的散热计算中，取得了较好的效果．     

功率LED柔性封装结构的设计与热特性分析

根据功率LED的柔性封装要求,提出了基于贴片式(SMD)封装的功率型LED柔性封装结构。对各层结构进行了优化设计,采用有限元分析(FEA),模拟了柔性封装结构LED的热场分布。对比研究了柔性LED与传统封装结构LED的热特性,并对弯曲状态下柔性衬底材料对芯片的应力进行了分析。结果表明,采用金属Cu箔衬底的柔性封装结构,其散热特性较好;Cu/超薄玻璃复合衬底替代Cu箔衬底,可以减少弯曲的应力,减少幅度达到2.5倍,散热特性基本相同。SMD柔性封装的LED不仅具有较好的热稳定性,且具有柔性可挠曲特性,其应用潜力很大。     

大功率LED灯强化冷却散热器的创新设计

LED灯由于节能、环保、工作寿命长等特点而倍受社会各界的关注,然而大功率LED灯在工作过程中,除发光外同时产生大量热能,约有80%的能量转化为热能。随着LED的功率以及集成度的提高,LED灯的发热热流密度迅猛增加,其工作过程中散发热量大幅提高,而LED结温(芯片温度)的高低直接影响灯的使用寿命;因此,大功率LED灯的散热问题急需改善。本设计针对LED灯散热问题日益严重的现象而提出,设计出一种自然回流散热系统,使LED灯工作过程中产生的大部分热量通过回流系统散发出去,实验证明该散热系统能取得良好的散热效果。     

高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真研究

为了保证芯片性能,避免芯片受损,对高功率半导体整流管芯片散热效率进行计算和仿真研究。通过有限体积法进行热计算,利用质量守恒方程、能量守恒方程以及动量守恒方程对热传递问题进行描述,确定高功率半导体整流芯片边界条件,给出散热效率计算公式。在恒温室的防风罩中进行测试,依据模型和边界条件,通过ANSYS参数化编程语言APDL构建高功率半导体整流芯片三维有限元模型,分析芯片散热情况。研究平行排列微通道、正交网络结构、螺旋环绕结构和树枝分形结构微通道下芯片散热效率。向有限元模型整流管芯片主体施加热载荷,获取不同基板材料的温度分布情况,得到不同基板材料下芯片散热效率。结果表明,高功率半导体整流管芯片微通道应选用树型结构,基板材料应选择Cu/Si C复合基板。     

大功率LED的热阻计算方法

在设计的早期,对大功率发光二极管的热阻进行估算对于实行有效的热管理非常重要。提出的热阻计算方法基于热的定角度传播,考虑了边界效应,得到了覆盖芯片尺寸和衬底厚度条件的热阻精确解。假设LED封装的侧壁是绝热的,底部被连接到热沉。为了保持模型连续,使用一个自定义函数来代替原始模型的分段函数。热阻计算公式的最后表述适用于各种边界条件,并对不同材质的界面处传播角度的变化进行了讨论。     

基于等效时间的混凝土水管冷却等效热传导

采用等效时间成熟函数反映不同温度历程下混凝土的水化反应状态,对考虑混凝土水化度的水管冷却等效热传导进行了研究,推导了基于等效时间的混凝土水管冷却等效热传导有阴无计算公式,研制了相关的有限元程序．在计算有热源水管冷却问题的混凝土平均温度时,需要存储各高斯点、各增量步等效时间增量．以获得时间增量区间对应的等效时间增量区间,然后计算考虑混凝土水化度时,该时间区间内的水化热温升增毓．针对采取骨料预冷和通水冷却等温控措施的某实际混凝土工程,分析在高温季节浇筑的混凝土块的温度和徐变应力,结果表明温度变化范围在12－27℃,考虑混凝土水化度时计算的浇筑块温度最大增高1.022℃,但徐变应力差民较小。     

柱状散热结构对流换热过程仿真优化研究

文章研究了一种柱状结构散热器,与传统平板直肋片散热器相比,增大了换热面积,提高了散热效率．运用CFD软件ICEPAK对散热器的柱排列方式及截面形状进行了数值模拟,通过对散热器表面的流场、温度场和压力场的分析,获得满足要求的散热器最优结构．结果表明：菱形错排具有最优的散热效果,确定了柱截面面积存在着最优值．     

空间结构瞬态温度场的Fourier-有限元分析

针对航天结构常用的空心圆杆 ,提出了一种计算其温度场的 Fourier—有限单元法 ,沿杆长用有限元离散 ,沿周向温度分布展成三角函数。圆管温度单元每个结点包含平均温度、余弦和正弦分布温度幅三个自由度。在每个时间步内实现了平均温度增量与沿截面温差增量的解耦。在每个时间步内求解一组平均温度增量的非线性方程组 ,根据每一时刻的平均温度求解两组关于截面内温差的线性方程组 ,从而得到薄壁圆管的温度分布。利用该方法 ,对 Hubble太空望远镜的太阳能帆板瞬态温度场进行了分析 ,指出了热载荷可诱发太阳能帆板扭转     

高速电主轴热态特性的ANSYS仿真分析

分析高速电主轴的发热和散热特性,建立高速电主轴热态分析有限元模型.运用 ANSYS有限元软件,分析热稳定状态下电主轴的温度场分布以及冷却润滑系统对电主轴温升的影响.分析结果表明,提高电主轴现有冷却润滑系统的冷却效率可有效控制轴承的温升,但对转子轴的温升影响很小,要有效控制转子轴的温升和提高电主轴的精度和寿命,必须研究转子轴的冷却途径和方法.同时,仿真分析转速对电主轴温升的影响,揭示电主轴温度场分布的非线性特征,为电主轴温升的在线监测和控制提供理论依据.     

活塞隔热性能有限元分析及试验验证

采用有限元计算方法和试验验证相结合对某复合隔热结构活塞的隔热性能进行了研究.首先基于性能仿真计算及经验公式确定了活塞换热边界条件,然后利用有限元热分析方法得到了该活塞的温度场及热流分配模型,并探讨了复合隔热结构活塞热流分配模型发生变化的原因.最后通过复合隔热结构活塞温度场模拟试验对活塞的隔热性能进行了试验验证.研究结果表明,隔热垫、气隙等隔热结构提高了活塞的热、机载荷承载能力,活塞隔热度超过了60%;复合隔热结构活塞温度场模拟试验结果与有限元计算结果之间误差在5%以内,说明有限元计算结果具有很高的工程参考价值.