高宽比对矩形微小通道内流动的影响

为了研究高宽比对矩形微小通道内流动的影响,选定槽道当量直径均为lmm,长度为360mm,矩形截面的高宽比分别为1/10、1/5、1/4、1/2、1、2、4、5和10的微小通道,实验测得煤油在其中的流动压降,算得其沿程的损失系数.结果发现截面高宽比小于1时,沿程流动压降随截面高宽比增大而减小,损失系数随截面高宽比增大而减小;截面高宽比大于1时,沿程流动压降随截面高宽比增大而增大,沿程损失系数随高宽比增大而增大.     

棋盘拓扑矩形通道换热器的流动及换热特性研究

选取矩形换热器的最基本换热单元，通过数值模拟方法对不同截面尺寸的矩形通道换热器的流动和换热特性进行了探究。研究发现：在截面高宽比相同的情况下，随着水力直径的增加，流动阻力逐渐减少，传热性能下降，但换热器的综合换热性能提高；当中心矩形截面面积不变的前提下增大截面高宽比，水力直径不断降低，流动阻力随之增大，换热性能与高宽比并非为线性关系，在研究范围内高宽比为4的结构换热效果最佳。     

微通道内油液低雷诺数运动流动特性数值模拟

基于连续性方程和N-S方程,建立了油液在102μm量级通道中流动的数学模型,利用有限元法求得了速度的数值解,并利用CFD软件Fluent分别数值模拟了进口段效应、几何结构参数和重力效应对光滑矩形截面微通道中油液流动特性的影响。结果表明:油液在微通道横截面上的速度分布近似呈抛物线型分布,最大流速在微通道的中心轴线处;进口段效应对油液微流动的影响在通道长度较大时可以忽略;微通道内油液低雷诺数流动的阻力系数随长径比增大而减小,长径比大于75时趋于稳定,而摩擦阻力常数则随高宽比的增大而呈指数级增大;重力效应对油液的微流动可以忽略不计。     

微小矩形通道内气体层流换热的数值模拟

在基于贴壁层概念和已经求得的贴壁层内气体热导率变化规律的基础上 ,数值求解了微小矩形通道内气体层流已充分发展时 ,在壁面等热流边界条件下的温度分布和换热 ,得到了矩形微通道在不同截面长宽比 ζ和不同Knudsen数下的量纲一的温度分布和 Nu 值 ,并进行了相应的讨论。     

微通道冷板在有源相控阵天线上的应用

由于相控阵雷达热流密度的不断增长和较高的可靠性要求,其冷却技术也面临着极大的挑战,微通道散热技术成为应对这一挑战的新方法。文中分析了矩形微通道冷板的高宽比、通道宽度、流体入口速度和温度对其换热特性的影响,在此基础上得出矩形微通道冷板的一组最佳结构参数。相控阵雷达微通道冷板和普通S型冷板的散热效果比较表明,微通道冷板能更高效地对相控阵雷达进行散热,为相控阵雷达散热提供了一种新方法。     

带凹穴渐缩型微通道传热与流动性能分析

针对电子器件的散热问题，设计了6种渐缩型微通道，并通过合理布置圆形凹穴来削减截面几何尺寸突变导致的压力损失。旨在借助凹穴结构促进微通道冷却液混合提升换热性能，以及通过优化通道几何尺寸来改善微通道的流体流速分布，从而进一步提升微通道换热性能。在高热流密度条件下，对6种带凹穴渐缩微通道和普通矩形微通道的流动换热特性进行了对比数值分析，并以泵功和热阻为评价指标来评价通道综合传热性能。结果表明：通过设置渐缩微通道凹槽及通道截面的合理分布，改善了流速的分布，使温度分布更加均匀，并且增强了其散热能力。在实验组的最优结构下，渐缩微通道热阻比普通矩形微通道降低了18.4%，综合传热性能最高提升了15.2%。     

非极性流体在微通道内的阻力特性分析

研究非极性流体在微通道内的流动特性。采用的微流动实验台通过测量不同极性液体流过矩形截面微通道中流量与压力,分析了不同极性流体的阻力特性。结果表明:对分子量较小的极性液体,微通道内流量-压差关系符合Hagen-Poiseuille定律,连续介质模型仍适用于微米尺度微通道;对分子量较大的非极性液体,常规理论在预测微通道内流量-压差、摩擦阻力系数-雷诺数关系时存在较大误差,须进行修正。     

微通道冷板导热性优化设计

根据热力学定律和热传导原理,推导了横截面不同几何参数微通道冷板热阻的解析表达式,分析了微通道横截面高宽比对换热性能的影响。文中不但研究了层流情况,也讨论了紊流条件下,总热阻与微小通道横截面几何参数之间的关系,使文章的结论具有广泛的实用性。按该理论模型设计的微通道,实验结果与理论分析有较好的一致性。     

非均匀加热条件下微矩形槽道内的滑移流动换热特性

利用正交函数法对定热流密度加热、壁面温度在周向可任意变化条件下,气体在微矩形槽道内的热充分发展滑移流动的换热特性进行理论分析,获得相应条件下的Nu数计算方法及换热特性,并与大尺度槽道的换热特性进行比较,探讨了Kn数、槽道高宽比及不同加热条件对微矩形槽道内滑移流动换热性能的影响。结果表明,在任何加热条件下,微矩形槽道内的平均Nu数均低于相同加热条件下大尺度矩形槽道中的Nu数,且随Kn数的增加而减小。高宽比越小,平均Nu数下降越大。在相同的高宽比和Kn数下,单边加热条件下的换热性能相比相同加热条件的常规大槽道内的换热性能下降最小。     

基于格子Boltzmann方法的分叉微通道内非牛顿流体流动特性研究

为探究分叉微通道内非牛顿流体的流动特性,将非牛顿流体幂律模型引入牛顿流体格子Boltzmann模型,在不同分叉角度矩形截面微通道内数值模拟不同质量分数剪切稀化流体的流动行为;通过分析流动过程中密度随时间的变化趋势以及稳态流动下的密度,得到微通道内压力的分布以及流动区间的压力降;分析溶液质量分数、入口速度与分叉角度对非牛顿流体流动特性的影响,探讨流体特性和微通道几何构型对非牛顿流体流动行为的影响机制。结果表明:分叉角度为90°的微通道内流体的压力降最小,当分叉角度大于90°时,压力降随着分叉角度的增大而减小,当分叉角度小于90°时,压力降随着分叉角度的增大而增大;流体入口速度和流体溶液质量分数增大,压力降均增大;流体溶液质量分数增大使得分叉角度和入口速度对出口处压力降的影响更为显著;微通道内各截面处压力降分布呈抛物线形。