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【6h】

大功率LED散热平板微热管热输运特性研究

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LED照明被认为是本世纪最有可能替代传统照明的新光源，对于低碳经济和资源节约社会的发展具有重要战略意义。我国已将LED照明列入十二五规划、中长期科技规划等国家规划。LED中80％左右的能量转化为热能，随着现代LED使用功率的增大，其散发的热量也急剧增加。若热量不能及时散发，当温度超过一定值后，将导致LED芯片失效。因此，提高散热能力是大功率LED亟待解决的问题之一。
　　目前，平板微热管越来越受到国内外研究者的欢迎。与传统的散热方法相比，平板微热管具有其独特的优势:传热效率高、均温性好、外表面平整、结构简单等。近年来，微热管已成为解决大功率LED散热问题的主要方法之一。本文以大功率LED散热用的平板微热管作为研究对象，主要从理论方面进行了分析研究。
　　首先介绍了微热管的工作原理，包括毛细力的形成和接触角的定义，并分析了微热管工作时可能遇到的传热极限。然后分析微热管槽道内部轴向毛细流动的传热机理，利用微分形式控制方程及Laplace-Young方程，建立了一维数学模型。用MatLab软件求解微分方程组，得到毛细力分布、工质压力和速度沿轴向分布等结果，并计算了微热管的最大传热量。计算与实验结果基本吻合。
　　数值模拟方法计算简捷，但求解精度依赖于方程的计算，且较难建立高维度的模型。在此方法的基础上，使用高精度的软件仿真方法，建立三维模型，进一步研究微热管的传热性能。因此，接下来对微热管建立多相流模型，利用ANSYS FLUENT软件中的VOF模型分析微热管的传热性能。使用软件的UDF功能，增加控制方程中的质量和能量源项，模拟微热管内部工质的蒸发和冷凝现象。得到微热管温度、工质体积分数和流动速度分布结果，可以更清楚的了解微热管内发生的相变过程，并与实验结果进行比较。
　　最后，重点讨论影响微热管传热性能的因素，包括槽道深宽比、微热管长度、充液率和接触角等。根据仿真结果，详细分析各因素对微热管传热性能的影响规律，为微热管的结构优化设计奠定理论基础。

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