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全球的照明能源消耗约占整个电力能源消耗的五分之一,LED(Light Emitting Diode)具有光效高、电耗低、寿命长、环保等优点,其推广应用对于节能减排具有重要意义。随着单颗LED功率地不断提升,LED的散热问题已经成为制约其产业发展的瓶颈。金属泡沫材料是一种由连通的固体金属骨架和孔隙组成的新型功能材料,具有高比表面积、高比导热系数、低密度等特点,作为小型化、轻量化的紧凑型散热器材料,对于LED散热问题是一种潜在的解决方案。LED的散热主要分为封装散热和外部散热两部分,本文主要针对外部散热过程,对金属泡沫LED散热器的自然对流换热性能进行了研究。在实验研究的基础上,根据实际金属泡沫的结构特征,建立了面心立方体(face-centered cubic,FCC)单元结构的金属泡沫材料模型,利用CFD数值计算软件,求得不同结构参数的金属泡沫的渗透率和惯性系数,再将其作为Fluent多孔介质模型的流动阻力参数,模拟了金属泡沫LED散热器的自然对流换热过程,分析了金属泡沫材料结构参数对LED散热器性能的影响。设计并搭建了实验台,对两块不同尺寸的铜泡沫样品进行了自然对流换热实验研究。建立了基于FCC单元结构的金属泡沫内的流动阻力研究模型,通过数值模拟,分析了金属泡沫结构参数对流动阻力的影响。分析表明流动中的压降主要在孔隙之间的交界处发生,孔密度的增加会大大增加流动阻力;通过计算压力梯度与流速的关系拟合得到了不同结构参数下的金属泡沫材料的渗透率和惯性系数。采用Fluent多孔介质模型,对金属泡沫LED散热器的自然对流换热性能进行了研究,数值计算与实验结果吻合良好,验证了Fluent多孔介质模型的适用性。研究发现Nu数除了随Gr数增大而增大外,还与金属泡沫的孔隙率、孔密度以及无因次高度有关,根据数值模拟结果,得到了第一类和第二类边界条件下的金属泡沫自然对流换热准则方程。对铜泡沫开槽后的散热性能进行了模拟和分析,发现开槽后Nu数比未开槽时增大了8.65%。探讨了应用本文研究结果估算LED结温的方法,可以为金属泡沫散热器的应用研究提供参考。