【摘要】：散熱問題對電子設(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,自然對流散熱因其無能耗和可靠性高的優(yōu)勢被廣泛采用。本文通過數(shù)值模擬的方法研究兩種翅片熱沉的散熱性能,研究結(jié)果可為解決電子散熱問題提供一些的參考和理論指導(dǎo)。本文分別通過對比不同網(wǎng)格精度的基板溫度和平均Nu數(shù),驗證了數(shù)值模擬的網(wǎng)格無關(guān)性,將模擬結(jié)果與前人開展的實驗結(jié)果進行比較,檢驗了本文模型的正確性。主要研究了以下內(nèi)容:針對平板熱沉散熱問題,提出了一種新型的對稱陣列斜翅熱沉結(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Nu數(shù)與Ra數(shù)關(guān)系的影響,分析了翅片縱向間距對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協(xié)同作用,討論了熱沉安裝角對換熱性能的影響。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,隨著翅片高度增大,Nu數(shù)先逐漸增大后逐漸減小,當翅片高度達到40mm時,Nu數(shù)達到最大值;Ra數(shù)不變時,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,基板溫度場上下分層現(xiàn)象越來越明顯,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)場協(xié)同分析,六列熱沉的場協(xié)同角最小,表明六列熱沉的換熱效果最好;安裝角對熱沉的換熱性能具有顯著影響,相對于安裝角為負值,安裝角為正值對散熱的抑制作用更強,當安裝角為-15°時,熱阻最小;針對豎直放置的對稱斜翅熱沉,根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù),推導(dǎo)出一個新的Nu數(shù)關(guān)聯(lián)式。針對豎直放置的圓筒內(nèi)翅熱沉結(jié)構(gòu)的散熱問題,分別研究了翅片數(shù)、翅片高度和圓筒長度對熱沉效益和Nu數(shù)的影響,分析了翅片數(shù)對熱沉的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)對熱沉速度場和溫度場的影響。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,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,相對較低的Ra數(shù),較大的Ra數(shù)的熱沉效益增長幅度更大;H/D、翅片數(shù)和Ra數(shù)給定時,相對于較高的圓筒長度與圓筒直徑之比(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 論整個結(jié)構(gòu)沒有額外的散熱結(jié)構(gòu)件，通過輻射散出的熱量所過氣體對流和外殼散熱。在自然對流條件下輻射散熱量可，缺少輻射散熱會加劇 LED 芯片升溫。而石墨烯則具有傳熱過程為，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對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槽，將空洞和細槽中的空氣擠出，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 自然對流熱邊界層自然對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。在自然界，現(xiàn)實中存在著大量的自然對流的現(xiàn)象。圖 2.1 表示了豎直板在空氣中自然冷卻過程中溫度邊界層的示意圖。由圖可見，，在換熱過程中薄層內(nèi)的速度分布具有兩頭速度較小，中間速度較大的特點。由于近壁面
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK124;TN03

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本文編號：2627194