基于CFD的植物工厂圆形锯齿状水冷LED灯管降温效果模拟

• Published in: 农业工程学报 Vol. 37; no. 7; pp. 212 - 217
• Main Authors: 方慧, 程瑞锋, 仝宇欣, 李琨
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100081%农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081 01.04.2021
• Subjects: 温度; 计算流体力学; 植物工厂; 模拟; 人工光源; 水流速度
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.026

S625.4; 为及时将LED灯管芯片产生的热量传导出去,提升LED灯的性能,延长其使用寿命,设计了一种圆形锯齿状水冷LED灯管,并通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件构建水冷LED灯管模型,对其降温效果进行研究.在模型中将LED灯珠芯片设置为内热源,热流密度根据灯珠的数量和电光转化效率计算,其值为1.7×107 W/m3.验证试验表明,模拟值与实测值吻合较好,最大误差为16.4％,构建的CFD模型能准确模拟灯管各结构的温度分布.利用验证的模型模拟不同水流速度对水冷LED灯管温度分布及水流压降的影响.结果表明:不同流速下水冷LED灯管的金属散热灯罩、灯珠芯片和水流的温度分布比较均匀,表明该灯管的结构设计合理,灯珠芯片释放的热量能很快传导到水流中并被带走;当灯管入口水流速度从0.10 m/s增加到0.25 m/s时,进出水温差从1.4℃下降到0.5℃.因此,在对水冷LED灯管进行串联时,可根据进水温度和环境温度的差来计算可串接灯管数量;入口水流速度的增加亦会增加水流阻力,根据模拟得到灯管进出水压差计算出灯管对水流的阻力系数为2.2,为水泵选型提供了依据.