【摘 要】
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现今,LED照明已成为汽车照明的主流。但传统的散热方法越来越难以满足LED车灯日益增长的热通量密度和散热需求。散热成为制约其发展的瓶颈之一。本文针对LED车灯的散热难题,研究自湿润纳米流体脉动热管技术用于LED车灯的热管理。主要研究内容与结论如下:（1）搭建可视化实验平台,研究MWCNTs/H2O纳米流体在内径为2mm、充液率为40%的脉动热管中,不同的流动状态和运行机制。还对脉动热管在不同工况下
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现今,LED照明已成为汽车照明的主流。但传统的散热方法越来越难以满足LED车灯日益增长的热通量密度和散热需求。散热成为制约其发展的瓶颈之一。本文针对LED车灯的散热难题,研究自湿润纳米流体脉动热管技术用于LED车灯的热管理。主要研究内容与结论如下:（1）搭建可视化实验平台,研究MWCNTs/H2O纳米流体在内径为2mm、充液率为40%的脉动热管中,不同的流动状态和运行机制。还对脉动热管在不同工况下的启动模式和温差变化特征进行了讨论。结果表明,脉动热管的流型主要以气塞流为主,也伴随有泡状流、混合流、环状流等流型;随着加热功率的增加,脉动热管的传热性能逐渐增强;脉动热管在0°倾角时,启动速度最快且传热效果最佳;当蒸发段和冷凝段长度相同时,热管的传热性能最佳。（2）搭建传热特征实验平台,研究了超纯水、MWCNTs/H2O纳米流体、正丁醇自湿润流体和由MWCNTs分散液与正丁醇水溶液配制成的自湿润碳纳米流体,在不同的加热功率、倾角和环境温度下的传热特性,并与超纯水进行了比较。为了更好地理解脉动热管中的工作机制,还探索了工质的热物理特性。实验结果表明,与超纯水相比,自湿润碳纳米流体在低加热功率范围内显示出良好的热传输性能。其增强率约为7-17%。结果还表明,倾角对工质的传热性能也有不可忽视的影响,特别是脉动热管的传热极限。此外,较低的环境温度能改善脉动热管的传热性能。（3）建立二维脉动热管模型。模拟研究充液率对单回路脉动热管的影响。结果表明,50%的充液率的脉动热管启动更快,传热效果最好。在对多回路脉动热管的模拟时,记录了在2.0-2.5s时间内,气泡的成长过程。多回路脉动热管相较单回路启动更快,达到稳定运行状态所需时间更短。最后,将自湿润纳米流体脉动热管技术用于LED车灯的热管理。设计并制造了脉动热管散热器,并进行了性能测试。测试结果表明,脉动热管散热器具有优良的散热性能,热阻不高于2.108℃/W。研究将为脉动热管散热技术在LED汽车前照灯上的工程应用奠定基础。
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