Нагрев LED светильника

[rw9udh 0]

Всем доброго дня!

Заранее извиняюсь, если я не заметил похожей темы и прошу не бросать в меня камни.

 

Вопрос следующий.

Проектирую светодиодный прибор (прожектор) мощностью 20-40 Вт. Все знают, что есть определенная рабочая температура, которую led не должен превысить.

В модели FLOWSimulation задавал следующие параметры:

1. воздух

2. Материалы деталей в соответствии с реальными

3. Т окружающей среды 25°С

4. тепловая мощность 30 Вт

5. Контактное сопротивление, нашел похожее из библиотеки что то похожее на реальное

 

В конечном счете меня интересует стабилизированная температура возле или на LED.

делал просчеты и стационарные и нестационарные (2 часа реального времени, убил целый день расчета)

 

Так же была сделана модель по чертежам и проведен опыт.

 

Результат. Температура на LED иногда сходится иногда нет... не понимаю почему так, но самое интересное что температура на поверхности радиатора совершенно не сходится до 20 °С расхождения.

т.к. я недавно начал разбираться в FLOW SIMULATION и у меня есть ощущение, что он как то не так учитывает коэф. теплоотдачи.

 

 

Подскажите пожалуйста, возможно я поставил не те параметры или не учел еще какие то.

Буду рад любой помощи! заранее благодарен

 

[MotorManiac 130]

Температура на стенке никогда не сравняется со средой ). Можно не считать газовую среду - коэффициент аналитическ и задать и рассчитать чисто твердые тела. И быстрее и точнее будет

[rw9udh 0]

Температура на стенке никогда не сравняется со средой ). Можно не считать газовую среду - коэффициент аналитическ и задать и рассчитать чисто твердые тела. И быстрее и точнее будет

То что температура не сравняется со средой это я понимаю. Благо высшее образование в области криогенной техники помогает в полное мере понимать протекающие процессы.

 

MotorManiac я так понимаю ты предлагаешь считать эти процессы в SW simulation. Я пытался считать там, но в этом случае необходимо задавать коэф конвективной теплоотдачи вручную.

А т.к. у меня в модели меняются проходные свечения, то:

1. скорость потока меняется, а значит меняются критерии нуссельта и теплоотдача

2. Необходимо понять какое расстояние между ребрами будет оптимально. Т.к. при небольшом расстоянии между ними мы получим, что воздух будет просто застаиваться (в условиях естественной конвекции)

 

Продолжительность расчетов не так критична, главное понять как стабильно получать расчетные результаты сходящиеся с практическими замерами

[MotorManiac 130]

Хотите посчитать оптимальную конструкцию для решения задачи теплосъема с мин. возможной ее металлоемкостью...... это разумно.

Картинки выложите модельки, что бы понимать расчет чего выполняется. 

[rw9udh 0]

Хотите посчитать оптимальную конструкцию для решения задачи теплосъема с мин. возможной ее металлоемкостью...... это разумно.

Картинки выложите модельки, что бы понимать расчет чего выполняется. 

Извините за задержку с ответом

 

 

Тут вроде все визуально понятно, все видели прожектора.

Физика проста: модуль греется -> нагревается корпус-> разность температур-> конвекция

 

Лучистый теплообмен учитывать нет смысла, температуры маленькие

[MotorManiac 130]

модуль греется -> нагревается корпус-> разность температур-> конвекция

 

 

Можно 1/4 тела рассчитать, чисто твердотельное моделирование. Думаю что не имеет большого смысла моделировать конвекцию, лучше коэфф-ент аналитически задать.

[rw9udh 0]

Задавая коэф. аналитически я боюсь попасть в ситуацию, когда теория и практика сильно разойдутся в показаниях.

 

Пример: расстояние между ребрами будет недостаточно велико для создания конвекции и воздух будет застаиваться из-за равномерно прогретых ребер радиатора и конвекция будет практический нулевой. Когда в теории, при аналитически заданной конвекции, все будет более чем замечательно (уже столкнулись один раз на практике, что привело нас в тупик и откинуло в разработке).

 

А считать 1/4 тела, чисто твердотельное моделирование это простое ускорение получения результатов. Я повторюсь, продолжительность расчетов не самое большое зло, главное что бы можно было учесть вышеописанные процессы и понять как выстраивать модель близкую к реальной.

[MotorManiac 130]

вышеописанные процессы

 

 

Ну смотрите тогда вариант 2 - рассчитайте чисто конвекцию без распределения Т по сечению, потом результаты зададите коэфф-ом, быстрее получиться чем все вместе считать.  а - по сути статистическая величина, сквозняки, обдувка, расположение - это все будет искажать результат расчетов. Или расчеты будут искажать результаты пром. применения : )

 

Попробуйте обычный радиатор установить, или попробуйте организовать нечто похожее на циркуляцию воздуха - подвод и отвод за счет гидростатики, а не поднимет, зато Т газа понизит уже неплохо.

[rw9udh 0]

 

Ну смотрите тогда вариант 2 - рассчитайте чисто конвекцию без распределения Т по сечению

 

 

Хорошо. Но конвекция будет зависеть от температуры на поверхности радиатора и других частей прибора. Значит мне нужно рассчитать конвекцию при выравнившейся температуре в приборе. А конвекция влияет как раз на то, на какую температуру выйдет прибор. Следовательно эти величины связаны.

 

Я понимаю, что для упрощения расчетов можно разбить на две стадии, но это не требуется. Пусть расчеты будут долгими, но в одной среде и желательно в SW Flow Simulation (SWFS).

Ближайшее время, выложу скрины всех настроек в FS. Возможно Вам попадутся на глаза условия которые я не задал.

 

Еще вопрос, когда в FS не задается коэф. конвективного теплообмена он сам его считает учитывая температуру стенки её шероховатости и т.д.?

Изменено 2 марта 2015 пользователем rw9udh

[MotorManiac 130]

Еще вопрос, когда в FS не задается коэф. конвективного теплообмена он сам его считает учитывая температуру стенки её шероховатости и т.д.?

 

 

Да но вопрос с сеткой возникает, например когда канал описан 5 ячейками или 150, то конвекция по разному может рассчитаться. И даже мелкая сетка не гарантирует корректность расчета. 

 

По поводу модели - мне кажется что у вас не хватает приточного теплоносителя в область радиатора, может с боку каналы насверлить, что бы под действием гидростатики туда воздух подсасывался. А то действительно - есть ребра или нет, если есть запирающий эффект то эффективности не будет.

[rw9udh 0]

А то действительно - есть ребра или нет, если есть запирающий эффект то эффективности не будет.

 

в той модели, фото которой выложены, уже учтены расстояния между ребрами. Сейчас не найду график, но попадалась зависимость расстояния между ребрами  от их высоты. 

 

может с боку каналы насверлить, что бы под действием гидростатики туда воздух подсасывался

 

вот как раз для этого я и хочу понять как просчитывать в SWFS, что бы теория максимально качественно предсказывала практику.

 

По поводу сетки, я завадал ее ползунком на 6 и 7. Есть какой-нибудь вариант задать более точную сетку по поверхности модели? может быть это поможет? 

[MotorManiac 130]

Есть какой-нибудь вариант задать более точную сетку по поверхности модели? может быть это поможет? 

 

 

Руками или уточнять

[rw9udh 0]

Руками или уточнять

Что именно руками?

Что именно уточнять? 42?

[MotorManiac 130]

Есть функция refiment, или сетку выбирайте в ручном режиме, сколько ячеек и как уточняться будет 

[rw9udh 0]

Есть функция refiment, или сетку выбирайте в ручном режиме, сколько ячеек и как уточняться будет 

Появился еще вопрос.

Какой уровень дробления сетки рекомендуется ставить для поверхностей контактирующих с воздухом (для более верного просчета конвективного теплообмена) и с поверхностями других деталей (для более точного просчета теплопроводности на границе двух сред)

[MotorManiac 130]

Чем мельче тем лучше очевидно и все равно есть риск кривой посчитать

[rw9udh 0]

Чем мельче тем лучше очевидно и все равно есть риск кривой посчитать

Хороший ответ))) Вроде сказали, что я хотел улышать, но конкретики 0)) 

[ccc44 53]

Температура на LED иногда сходится иногда нет... не понимаю почему так, но самое интересное что температура на поверхности радиатора совершенно не сходится до 20 °С расхождения. т.к. я недавно начал разбираться в FLOW SIMULATION и у меня есть ощущение, что он как то не так учитывает коэф. теплоотдачи.

 

FLOW SIMULATION прежде всего формирует обтекание воздухом нагреваемого объекта. Вы эту картинку видите? Определение к-т теплоотдачи для него - неспецифичная задача, как и расчет теплопроводности от кристалла до поверхности радиатора. Для определения к-та теплоотдачи в программе, скорее всего заложена критериальная зависимость типа Nu=f(Re,Gr…), в которой используются параметры течения охлаждающего воздуха..Они в свою очередь зависят от величины зоны, выбранной для расчета, причем очень сильно. Сетку мельчить имеет смысл только по поверхности радиатора, иначе задача может оказаться неподъемной.

[rw9udh 0]

Сетку мельчить имеет смысл только по поверхности радиатора, иначе задача может оказаться неподъемной.

Да я это уже понял, но проблема всех LED приборов что у них корпус и есть радиатор)) То есть вся поверхность активно участвующая в теплообмене должна быть измельчена...

[MotorManiac 130]

теплообмене должна быть измельчена...

 

 

До пенсии будете считать так, задайте аналитически хоть посмотрите в какой области работаете