【摘要】：散熱問(wèn)題對(duì)電子設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用極為重要。在某些特定的使用環(huán)境中,比如LED燈,小基站等,自然對(duì)流散熱因其無(wú)能耗和可靠性高的優(yōu)勢(shì)被廣泛采用。本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究?jī)煞N翅片熱沉的散熱性能,研究結(jié)果可為解決電子散熱問(wèn)題提供一些的參考和理論指導(dǎo)。本文分別通過(guò)對(duì)比不同網(wǎng)格精度的基板溫度和平均Nu數(shù),驗(yàn)證了數(shù)值模擬的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性,將模擬結(jié)果與前人開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,檢驗(yàn)了本文模型的正確性。主要研究了以下內(nèi)容:針對(duì)平板熱沉散熱問(wèn)題,提出了一種新型的對(duì)稱(chēng)陣列斜翅熱沉結(jié)構(gòu),分別研究了不同布局熱沉的翅片高度、翅片縱向間距對(duì)Nu數(shù)與Ra數(shù)關(guān)系的影響,分析了翅片縱向間距對(duì)不同布局熱沉的基板溫度分布的影響,探討了不同布局的熱沉的場(chǎng)協(xié)同作用,討論了熱沉安裝角對(duì)換熱性能的影響。結(jié)果表明:Nu數(shù)隨著Ra數(shù)增大而線性增大;Ra數(shù)不變時(shí),隨著翅片高度增大,Nu數(shù)先逐漸增大后逐漸減小,當(dāng)翅片高度達(dá)到40mm時(shí),Nu數(shù)達(dá)到最大值;Ra數(shù)不變時(shí),Nu數(shù)隨著翅片間距的降低而下降,縱向間距愈短,Nu數(shù)下降的愈快;隨著翅片列數(shù)的增大,基板溫度場(chǎng)上下分層現(xiàn)象越來(lái)越明顯,而六列熱沉高溫區(qū)域最少;六列熱沉Nu數(shù)隨Ra數(shù)變化的擬合曲線斜率高于四列熱沉,其高溫區(qū)域更少,并且根據(jù)場(chǎng)協(xié)同分析,六列熱沉的場(chǎng)協(xié)同角最小,表明六列熱沉的換熱效果最好;安裝角對(duì)熱沉的換熱性能具有顯著影響,相對(duì)于安裝角為負(fù)值,安裝角為正值對(duì)散熱的抑制作用更強(qiáng),當(dāng)安裝角為-15°時(shí),熱阻最小;針對(duì)豎直放置的對(duì)稱(chēng)斜翅熱沉,根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù),推導(dǎo)出一個(gè)新的Nu數(shù)關(guān)聯(lián)式。針對(duì)豎直放置的圓筒內(nèi)翅熱沉結(jié)構(gòu)的散熱問(wèn)題,分別研究了翅片數(shù)、翅片高度和圓筒長(zhǎng)度對(duì)熱沉效益和Nu數(shù)的影響,分析了翅片數(shù)對(duì)熱沉的Nu數(shù)與Ra數(shù)關(guān)系的影響,分別討論了Ra數(shù)、翅片數(shù)對(duì)熱沉速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響。結(jié)果表明:隨著翅片高度與內(nèi)徑之比(H/D)增大,熱沉效益逐漸增大;隨著翅片數(shù)增大,熱沉效益增大;較低的Ra數(shù)時(shí),隨著翅片數(shù)不斷增大,由于熱浮升力較低,熱沉效益平緩增大;隨著翅片數(shù)增大,相對(duì)較低的Ra數(shù),較大的Ra數(shù)的熱沉效益增長(zhǎng)幅度更大;H/D、翅片數(shù)和Ra數(shù)給定時(shí),相對(duì)于較高的圓筒長(zhǎng)度與圓筒直徑之比(L/D),較低的L/D的Nu數(shù)更高。隨著Ra數(shù)增大,圓筒熱沉抽吸作用增大,進(jìn)入熱沉的空氣流量增加,改善了換熱性能;隨著Ra數(shù)增大,圓筒熱沉出口一段距離明顯出現(xiàn)了速度變小的現(xiàn)象,隨后才形成“煙囪流”。
【圖文】：

第 1 章 緒 論整個(gè)結(jié)構(gòu)沒(méi)有額外的散熱結(jié)構(gòu)件，通過(guò)輻射散出的熱量所過(guò)氣體對(duì)流和外殼散熱。在自然對(duì)流條件下輻射散熱量可，缺少輻射散熱會(huì)加劇 LED 芯片升溫。而石墨烯則具有傳熱過(guò)程為，LED 封裝芯片產(chǎn)生的熱量由石墨烯材料迅墨烯較大的表面積將熱量通過(guò)對(duì)流和輻射的方式散出。另微處理器芯片散熱的界面材料[9]。界面材料的作用是填充整表面上的空洞和細(xì)槽，將空洞和細(xì)槽中的空氣擠出，改導(dǎo)路徑。圖 1.1 為典型的界面材料的熱量傳遞方式，可以板以及芯片間，界面熱梯度較大。

2.2.3 自然對(duì)流熱邊界層自然對(duì)流是在流體密度隨流體溫度變化的條件下，由密度差所造成的熱浮升力引起的流動(dòng)。在自然界，現(xiàn)實(shí)中存在著大量的自然對(duì)流的現(xiàn)象。圖 2.1 表示了豎直板在空氣中自然冷卻過(guò)程中溫度邊界層的示意圖。由圖可見(jiàn)，，在換熱過(guò)程中薄層內(nèi)的速度分布具有兩頭速度較小，中間速度較大的特點(diǎn)。由于近壁面
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK124;TN03

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本文編號(hào)：2627194