微管道换热器多孔介质模型分析及应用

将微管道换热器抽象成多孔介质模型,由Brinkman-extended Darcy方程出发,分别按照双方程模型和单方程模型进行求解,以得到微管道内流体的速度场和温度场分布,并对单方程模型和双方程模型的解析解进行了对比,讨论了微管道高宽比和有效导热系数比对流动与传热的影响。证明了由基于多孔介质双方程、单方程模型所得的解析解均可用于预测微管道换热器中的容积平均速度与温度分布。利用基于多孔介质双方程模型还可得出微管道换热器的总热阻和优化设计结构,结合硅衬底上的多路感应耦合等离子体刻蚀工艺加工出了经结构优化的硅制微管道换热器。在满足局部热平衡条件下,基于多孔介质单方程模型更适用于实际工程计算,不必经由预先的试验确定换热系数。     

带裂纹管道的有限元分析

管道在整个石油和天然气运输行业中起到重要作用,埋地管道受到土壤环境腐蚀作用将会产生应力腐蚀裂纹。利用ANSYS软件对带裂纹管道进行有限元分析及其计算,可为管道安全评价提供理论依据。     

CPU散热器热学性能的有限元分析

CPU是计算机的核心部件,CPU散热器的散热性能是影响CPU工作性能的重要因素。尤其是CPU芯片功率高速发展的今天,其影响更加明显。所以,如何在设计时采用合理的散热器材料和结构,提高其散热性能成为了殛待解决的问题。本文利用Ansys软件建立了散热器的有限元模型,对其进行了热学性能分析。对散热性能与材料、尺寸和结构的关系进行了研究,并对结果进行了对比分析。得到了散热器的温度分布云图和热梯度分布云图,为散热器的优化设计提供了重要依据。     

微夹持器的有限元分析

设计了一种基于柔顺铰链的微夹持器。微夹持器采用柔顺铰链为导向机构,为了提高微夹持器的分辨率,采用两级杠杆柔顺机构对输入位移进行放大。建立了系统的理论分析模型,并对其静态特性进行了分析。在此基础上对平台尺寸进行了优化设计,给出了平台尺寸的最优数值结果。最后利用有限元分析软件COSMOS对平台进行静力分析和模态分析,验证设计的正确性和有效性。     

基于有限元的换热系数反求法

换热系数是评定淬火介质冷却能力的主要参数,也是建立热边界条件的关键参数.换热系数反求法就是把换热系数作为未知量来求解,属于反向热传导问题,这类问题的研究在实际工程应用中具有十分重要的意义.本文用Matlab编写了基于有限元的换热系数反求法程序,用Ansys软件模拟和试验相结合的方法,进行了相应的验证,结果表明,本文所述...     

微钻头刚度的有限元分析

模拟微钻头螺旋槽和后刀面的刃磨过程,用Unigraphics(简称)软件建立微钻头的三维实体模型。以非共轴螺旋面钻尖为研究对象,分别改变钻芯厚度与钻头直径之比、钻头的螺旋槽长度以及螺旋角,利用有限元软件ANSYS对钻头的扭转刚度、弯曲刚度和受压刚度进行计算分析,为钻头的结构优化设计、提高刀具切削性能和耐用度的研究提供了基础。     

内压作用下复合材料管道三通的有限元分析

本文利用Ｗｉｌｓｏｎ非协调三维元与１６节点相对自由度壳元对复合材料管道三通进行了通限元分析，成功克服了主支管交界处由于材料与结构不连续给分析带来的困难。计算程序的可靠性已得到若干算例验证。     

型材散热器的传热分析

本文建立了边界为自然对流和辐射耦合换热的型材散热器的计算数学模型,并利用控制容积法求解该三维非线性偏微分方程,得到了散热器的三维温度场及散热量,在微机上开发了一个能应用于工程实际的散热器设计软件,最后通过实验验证软件的可行性。     

三角形与梯形凹槽微通道流动换热特性试验研究

为研究壁面凹槽对微通道热沉流动和传热性能的影响，设计了两种侧壁具有不同凹槽结构的微通道热沉模型，以去离子水作为流体介质展开试验，并通过综合进出口压降、摩擦因子、加热面温度、努塞尔数和综合传热因子评价侧壁凹槽结构对流动换热特性的影响。结果表明，当凹槽开口长度同为1 mm、开口倾角同为25°时，三角形凹槽微通道的压降相对于梯形凹槽最高提高了9.36%；当加热功率同为240 W、入口温度同为20℃时，三角形凹槽微通道散热能力始终大于梯形凹槽微通道；当通道内雷诺数处于试验设定的500～3 500区间时，三角形凹槽微通道的流动与传热综合性能始终优于梯形凹槽微通道；设计微通道热沉侧壁凹槽结构应优先考虑三角形凹槽结构。     

管道流体瞬变的有限元研究

用有限元法对输流管道的流体瞬变进行研究，通过实例计算和传统的特征线法进行比较，证明了该方法的有效性。     

非均匀热流下功率模块微小通道热沉传热特性研究

针对飞行器大功率电动舵机伺服系统功率模块内各器件发热损耗不同引起温度不均的问题,开展非均匀热流下微小通道热沉传热特性分析。依据功率模块三相桥电路的实际构型和工作特点,在数值计算方法和网格无关性验证基础上,利用FLUENT建立多种结构微小通道热沉的数值模型,对冷却通道在高、低热流区的典型周向传热特性及热沉总体性能进行探讨。研究发现,相同通道截面下,各通道圆周方向壁温呈非均匀分布,但不同通道的相同位置处局部传热系数较为一致;对于等流通面积的变截面冷却通道,通道数量及结构对局部传热影响突出。非均匀热流分布和通道流向、通道构型相匹配有助于改善基底均温性,渐缩通道构型和小截面多通道构型强化传热优势明显,具有较低热阻和较好均温性。     

溢流微通道热沉优化设计

在微型冷却器装置中采用短微通道比采用长微通道具有更高的热传递效率。为了实现高传热系数,文中设计了内部结构为溢流形式的微通道结构。该研究的目的是确定一个参数集,以便优化微通道器件内部的热分布。文中使用ANSYS 软件对溢流形式微通道结构的参数进行了优化分析。实验测量结果与仿真结果吻合良好。     

集成T形分液器的微通道散热器设计与实验

微通道散热器具有热阻低、效率高、可与芯片集成加工等诸多优良特性,在电子设备散热领域具有非常广阔的应用前景,但传统微通道散热器存在通道内部流量不均匀、温度均匀性差的缺点.针对这些问题,文中设计了一种具有倒T形冷却液分配器的新型结构微通道散热器,以解决传统微通道散热器温度均匀性问题.仿真结果表明,在相同条件下,新型微通道散...     

屋脊式微通道热沉中关于热传递和流体问题的仿真分析

采用Fluent软件建立了一个屋脊式微通道的数值模型,选取了10组结构参数进行仿真分析,获得了屋脊式微通道的速度、温度等性能参数的数值仿真结果,得到了一组优化的结构设计参数,仿真结果证明,屋脊式微通道热沉可改善二极管激光器的散热能力。     

液冷式CPU散热器的传热强化及流阻性能

通过在液冷式CPU散热器蛇形流道内填充不同粒径的不锈钢珠,使液冷式CPU散热器流道形成类似多孔介质的复杂流道以提高其散热性能。通过对改进前后液冷式CPU散热器的试验研究,分析了各因素对液冷式CPU散热器的传热和流阻性能的影响规律。结果表明:在本试验范围内,相同Re和Pr下,改进后散热器的对流换热系数为改进前的1.2~4.8倍,阻力系数f是改进前的1.4~4倍;散热器填充Φ4mm开孔不锈钢珠的强化传热效果最佳,芯片表面温度较填充前降低了33,°对流换热系数增大4.8倍,而流动阻力仅增加了1.4倍。     

采用微通道蒸发器的分离式热管空调传热性能的试验研究

设计了一套采用微通道换热器作为蒸发器的分离式热管空调,并试验研究了充液率、室内外温差和风机风量等因素对其传热性能的影响。试验结果表明:充液率过大过小均会影响系统的传热性能,其最佳充液率为120%左右;室内外温差越大分离式热管空调传热效果越好,空调传热量在室内外温差为20℃时比室内外温差为8℃时增加了228%;当风机风量低于2000m3/h时,传热量和EER随着风量的增加而增大,当风机风量超过2000m3/h时,增加风量对传热量的影响减小,而EER开始呈现下降趋势。     

3D打印三层微通道冷板的综合特性研究

3D打印技术在快速成型和制造复杂结构零件方面具有巨大的优势.文中采用3D打印工艺制备了3种微通道散热器,分别是2种开放型的单层微通道和1种封闭型的三层微通道.对三层微通道散热器(Three-Layered Microchannel Heat Sink,TLMHS)的力学性能进行了压力测试.通过实验和数值仿真研究了50～...     

微通道平板换热器内流体分配不均的研究进展

微通道平板换热器在制冷空调领域的应用近年来呈上升趋势,流体在各平板之间的分配不均导致换热器整体性能的下降,从而制约了其进一步的应用。本文对近年来微通道平板换热器内流体分配不均的国内外文献进行了综述,从理论、试验、数值模拟等几个方面对文献进行了概括和分析。研究可为微通道平板换热器的设计和应用提供参考。     

换热边界下梯度功能材料板稳态热应力

用有限元和辛普生法研究了由ZrO2和Ti-6Al～4V组成的梯度功能材料板的稳态热应力问题，检验了孔隙度P为零时数值模拟模型的正确性，给出了对流换热边界下的稳态热应力场分布。结果表明：材料组分的分布形状系数M、孔隙度P、对流换热系数和环境介质温度的变化对该材料板的稳态热应力场分布均有明显的影响；在设定条件下，当P=0时，该材料无限自由长板在金属和陶瓷附近板内为压应力，而在板中部为拉应力；当A=3.99时，陶瓷侧拉应力最大。     

Conjugate Heat Transfer Analysis of an Ultrasonic Molten Metal Treatment System

In piezoceramic ultrasonic devices,the piezoceramic stacks may fail permanently or function improperly if their working temperatures overstep the Curie temperature of the piezoceramic material.While the end of the horn usually serves near the melting point of the molten metal and is enclosed in an airtight chamber,so that it is difficult to experimentally measure the temperature of the transducer and its variation with time,which bring heavy difficulty to the design of the ultrasonic molten metal treatment system.To find a way out,conjugate heat transfer analysis of an ultrasonic molten metal treatment system is performed with coupled fluid and heat transfer finite element method.In modeling of the system,the RNG model and the SIMPLE algorithm are adopted for turbulence and nonlinear coupling between the momentum equation and the energy equation.Forced air cooling as well as natural air cooling is analyzed to compare the difference of temperature evolution.Numerical results show that,after about 350 s of working time,temperatures in the surface of the ceramic stacks in forced air cooling drop about 7 K compared with that in natural cooling.At 240 s,The molten metal surface emits heat radiation with a maximum rate of about 19 036 W/m2,while the heat insulation disc absorbs heat radiation at a maximum rate of about 7922 W/m2,which indicates the effectiveness of heat insulation of the asbestos pad.Transient heat transfer film coefficient and its distribution,which are difficult to be measured experimentally are also obtained through numerical simulation.At 240 s,the heat transfer film coefficient in the surface of the transducer ranges from–17.86 to 20.17 W/（m2？K）.Compared with the trial and error method based on the test,the proposed research provides a more effective way in the design and analysis of the temperature control of the molten metal treatment system.