微通道内纳米流体传热流动特性

为提高微通道散热器的传热效率,需要对微通道进行结构优化设计。以热阻Rt和泵功Pp为目标函数,在Re=100的条件下,采用多目标遗传算法对文丘里管微通道的结构参数,如通道深度、收缩角度、喉颈宽度和扩散角度进行优化,通过遗传迭代计算得到Pareto优化解集,利用k-means聚类法对优化解集进行比较分析,通过强化传热因子η对各聚类点综合性能进行评价,得到最优的微通道结构。采用数值模拟方法,研究优化后的微通道结构的流动与传热特性。结果表明：当去离子水中加入纳米颗粒后微通道内的压降具有小幅度上升,但其流动阻力在相同Reynolds数的条件下并没有发生较大的变化。在文丘里管微通道喉部位置会产生喉部效应,强化纳米颗粒与微通道中流动工质的融合。熵产分析表明,传热熵随着Reynolds数的增大而减小,摩擦熵随着Reynolds数的增大而增大,不过总熵值中主要是传热熵占据主导地位。纳米流体随着体积分数的增加不可逆损失均小于去离子水。