微管道散热器换热性能的有限元分析

利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的管道表面温度分布、流体温度分布及流动阻力系数和换热系数等。与现有的分析方法对比发现，利用有限元方法可对热负荷任意分布工况下的微管道散热器进行传热性能分析，而且使用范围比现行的大型CFD软件更广，也可用于分析微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响。     

玻璃三通微流体管道热流变拉制仪的研制

在玻璃三通微流体管道热流变拉伸成形工艺基础上,设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪。在三通微管道拉伸成形过程中,变形区热软化后的V形玻璃毛细管,在冷却过程中一次性拉制成三通微管道,储液池在拉制过程的同时成型,并与三通管光滑连接。拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸。通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节,可以控制三通微管道各项参数。制备出的三通微管道内径在微米级,三根微管道在三通结点处光滑连通,表面张力成型的微管道具有较高的表面质量。以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元,组建了微流体管道网络。     

生物质热风炉换热器流场及热交换模型研究

在对生物质热风炉换热器进行实验研究的基础上,根据其特点建立了相应的三维分析模型,并基于多孔介质分布阻力模型,采用SIMPLE算法、标准k-e湍流模型和壁面标准函数法,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了烟气在换热器管程流动和空气在壳程流动的传热过程。得到了不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图,通过实验验证了分析模型的正确性。对影响生物质热风炉换热器流场及热交换的关键因素进行了探讨,为相关设备的设计、优化及应用提供了有价值的参考。     

一种新型液／液光波导的模拟研究

提出了一种新型单模液,液渐变型光波导模型。理论依据是非极性液体在高强度电场下的克尔效应。采用了多物理场耦合软件对微纳流体微管道模型进行分析．微纳流体管道和纳米线电极结构尺寸对电场强度影响表明,优化设计后的液体微管道可以实现光波导功能。     

玻璃三通微流体管道热流变拉制仪设计及实验

为了获得具有良好微流动特性的圆截面微流体器件,并构建二维裸微结构微流体管道网络,设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪.在三通微管道拉伸成形过程中,变形区热软化后的V形玻璃毛细管,可在冷却过程中一次性拉制成三通微管道,储液池在拉制过程的同时成型,并与三通管光滑连接.拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸.通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节,可以控制三通微管道各项参数.制备出了内径为67、32和20μm的圆截面三通微管道.它的三根微管道在三通结点处光滑连通;由于表面张力成型,微管道具有较高的表面质量.最后,以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元,组建了微流体管道网络.     

微通道对流换热系统的流动阻力分析

针对在恶劣温度条件下工作的芯片热控制系统问题,基于由微泵、微通道、热电模块、智能控制单元、散热片以及液体管道等构成的微通道对流换热设计思想,数值仿真分析了微通道结构的速度场和压力分布,计算了系统管道、微通道等部件的沿程阻力和局部阻力,给出了换热系统的最佳工况点,确定了系统必需的微泵工作性能参数。     

槽道板结构的应力分析方法

分析板翅式换热器和微换热器的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,解析计算槽道板结构的弯曲变形和弯曲应力,然后将这种分析法拓展到多层槽道板结构,进而利用有限元方法对其进行对比验证分析.结果表明,应用小挠度薄板理论和弹性支承结构模型分析槽道板结构的变形和应力具有较好的精度,为微小型装置或具有槽道结构设备的应力分析提供一种有效的方法和依据.     

渗透壁微血管中的流体研究

基于多孔介质理论和流体力学理论,建立了磁性纳米粒子在渗透壁微血管中的流体模型。与将粒子视为连续介质的NP(nernst-planck)模型相比,摒弃了粒子连续介质假设,将粒子视为离散粒子。模型考虑磁性纳米粒子的分布为Maxwell分布,根据Navier-Stokes方程、体积方程和达西定律,预测了微血管中的压力分布和流体的运动,分析了壁面渗透效应对微血管中流体的影响。     

多孔介质梁的精细积分模型及有限元仿真

多孔介质梁结构在实际工程中有着广泛的应用.本文基于Biot理论,考虑了多孔介质中的流固耦合作用,推导出多孔介质梁动力学控制方程.利用精细积分方法,对控制方程进行求解,对比有限元模型,验证了所建模型的可行性和正确性.对研究多孔介质梁的振动特性具有一定的理论意义.     

硅油在微圆管道内流动特性的实验研究

随着微机电系统的发展 ,微流动技术作为其重要的分支 ,其研究越来越显得重要。文章主要对硅油在不同的微管内径下的流动规律进行了实验研究 ,以探索微观领域和宏观领域的区别。本实验中采用的介质是高黏度的硅油 ,微管内径分别为 5 0 μm和 10 0 μm ,管长为 4 0mm ,测量了硅油在该微管道中流动的流量和压力特性。在本实验条件下 ,试验结果基本上与宏观流动特性相似 ,流量和液体的压降呈线性关系 ,N S方程在此实验条件下仍可以适用     

Forced air cooling by using manifold microchannel heat sinks

A study of manifold microchannel (MMC) heat sinks for forced air cooling was performed experimentally. The manifold microchannel heat sink differs from a traditional microchannel (TMC) heat sink in that the flow length is greatly reduced to a small fraction of the total length of the heat sink. In other words, the MMC heat sink features many inlet and outlet channels, alternating at a periodic distance along the length of the microchannels while the TMC heat sink features one inlet and one outlet channels. The present study primarily focused to investigate the effects of geometrical parameters on the thermal performance of the manifold microchannel heat sinks for optimal design. Also, the thermal resistances of the MMC heat sinks were compared with those of the TMC heat sinks. Experimental results showed the thermal resistances of MMC heat sinks were affected strongly by the pumping power, the microchannel width and the manifold inlet/outlet channel width, but weakly by the microchannel thickness-width ratio and the microchannel depth coorporated with the manifold inlet/outlet channel width. However, it was found that there existed the optimum values of the latter parameters. Under the optimum condition of geometrical parameters in the present study, the thermal resistance of the MMC heat sink was approximately 35% lower than that of a TMC heat sink, which clearly demonstrated the effectiveness of using a manifold.     

A numerica1 study of fluid flow and heat transfer in different microchannel heat sinks for electronic chip cooling

Four different microchannel heat sinks are designed to study the effects of structures in microchannel heat sinks for electronic chips cooling. Based on the theoretic analysis and numerical computation of flow and heat exchange characteristics, the electronic chip’s temperature and flow rate distributions are obtained. The correspondence between flow pressure drop and chip’s temperature in the four microchannel heat sinks is also studied and analyzed. Numerically analyzed results indicate that the topological structure in microchannel heat sink has a significant influence on electronic chips cooling. This study shows various thermal properties in the four microchannel heat sinks.     

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。     

铜铝微通道热沉的三维数值结构优化

在恒定泵功0.05 W条件下,对水冷铜基和铝基微通道热沉对流换热进行详细数值模拟和结构优化。通过将数值预测结果与前人已发表的试验结果进行对比,验证所使用的数值模型的正确性。同时讨论在恒定泵功下微通道几何结构对微通道热沉中温度分布的影响。模拟结果显示水冷铜基微通道热沉最优的几何结构参数为通道深为580μm,通道宽为90μm,通道密度为100个/cm;铝基微通道热沉最优的几何结构参数为通道深为620μm,通道宽为80μm,通道密度为100个/cm。     

多孔介质单相渗流的热弥散模型

根据流体在多孔介质内的渗流特性 ,提出了新的热弥散模型 ,成功地再现了多孔介质内单相流体对流换热时壁面区的温度分布。与以往的模型相比 ,该模型具有较少的可调经验参数。运用该模型预测的Nu数与Re数的关系与试验结果一致     

Parametric study on flow and heat transfer characteristics of porous wick evaporator based on AMTEC

By establishing an axial symmetric invariable temperature phase change interface model of porous wick evaporator based on alkali metal thermal-to-electric converter (AMTEC), a parametric study has been implemented to explore the impact of effective thermal conductivity model, working fluid, wick material, porosity and particle size of porous wick on the flow and heat transfer characteristics. The results indicate that the inner surface temperature profile of wick is closely dependent on effective thermal conductivity models; it is the minimum for series model while the highest for parallel model. The inner surface temperature of wick with Na-K alloy as working fluid is obviously lower than that with sodium or potassium as working fluid. The wick made of refractory ceramics makes the minimum of inner surface temperature, while the one with nickel appears the highest temperature. Increasing the porosity can reduce the pressure drop in the wick, but also increases the temperature of evaporator.     

初始制动时预测湿式制动器热对流特性的积分方法

湿式制动器对重型车辆安全具有关键影响,以湿式制动器摩擦副间隙的冷却液压油(Automotive transmission fluid,ATF)为研究对象,考虑车辆初始制动阶段流体的黏性摩擦和层流流动特征,利用积分方法建立了摩擦副流体的非稳态能量方程,并获得了能同时满足轴向和径向边界条件的三维温度和热流密度显式解析表达式,通过简化动量方程和多项式分布假设也获得了径向速度和压力的理论解,与以往试验对比表明,压力和温度解析解与试验结果具有较好的一致性,理论模型有望推广用于液黏离合器等其他HVD装置的ATF速度场、温度场和热流密度场的理论预测。     

Effect of thermal non-equilibrium on transient hydromagnetic flow over a moving surface in a nanofluid saturated porous media

This work is made to study the effect of local thermal non-equilibrium (LTNE) on transient MHD laminar boundary layer flow of viscous, incompressible nanofluid over a vertical stretching plate embedded in a sparsely packed porous medium. The flow in the porous medium is governed by simple Darcy model. The model used for the nanofluid incorporates the effects of Brownian motion and thermophoresis. Three temperature model is used to represent the local thermal non-equilibrium among the particle, fluid, and solid-matrix phases. By applying similarity analysis, the governing partial differential equations are transformed into a set of time dependent nonlinear coupled ordinary differential equations and they are solved by Runge-Kutta Fehlberg Method along with shooting technique. Numerical results of the boundary layer flow characteristics for the fluid, particle and solid phases are obtained for various combinations of the physical parameters. It is found that the thermal non-equilibrium effects are strongest when the fluid/particle, fluid/solid Nield numbers and thermal capacity ratios are small. Moreover, the amount of heat transfer is maximum in nanoparticles than that of fluid and solid phases because of enhancement of thermal conductivity in nanofluids.     

考虑热效应影响的液黏调速离合器流体剪切转矩预测研究

为了更准确地对液黏调速离合器流体剪切转矩进行预测,以液黏调速离合器摩擦副间的流体为研究对象,建立了考虑热效应影响的三维CFD模型,并考虑了黏温特性的影响,应用计算流体力学软件CFD ACE+对流场进行求解,得到了摩擦副间流体的压力和温度分布以及流体剪切转矩的数值解;通过实验研究对比分析了不同转速和油膜厚度下的流体剪切转矩。结果表明：影响温度分布的主要因素是流体剪切线速度;热效应对摩擦副间流体的压力分布有较小的影响;由于流体温度对黏度的影响,流体剪切转矩随着转速差的增加而缓慢增大。因此,通过与实验数据对比分析,考虑热效应影响的三维CFD模型能够更为准确地对转矩进行预测。