【论文精选】基于CFD的植物工厂圆形锯齿状水冷LED灯管降温效果模拟学术资讯

《农业工程学报》2021年第37卷第7期刊载了中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所等单位方慧、程瑞锋、仝宇欣与李琨的论文——“基于CFD的植物工厂圆形锯齿状水冷LED灯管降温效果模拟”。该研究由中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（项目号：Y2020GH02）资助。

引文信息：方慧,程瑞锋,仝宇欣,李琨.基于CFD的植物工厂圆形锯齿状水冷LED灯管降温效果模拟[J].农业工程学报,2021,37(7):212-217.

研究目的与方法：

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。

结果与结论：

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。