微通道传热的近似分析

本文概要地介绍了做通道传热的近似分析模型。     

S型微通道散热模块传热性能研究

针对变频器发热的问题,提出一种S型微通道散热模块,并对其传热性能进行了理论分析,推导得出热阻与结构参数的数学关系式。利用Fluent软件,对S型微通道散热模块的结构参数进行优化,分析其对散热性能的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,S型微通道散热模块可有效提升变频器的散热性能,较优的结构参数为:流道水力直径为1.4 mm、流道宽高比为3∶1、弯曲曲率半径为30 mm。将S型微通道散热模块与铜圆管铸铝散热模块进行了仿真及实验比较,结果表明前者基体平均温度比后者要低2.3℃,热阻降低了20.38%,说明S型微通道散热模块具有较好的散热性能。     

几何尺寸对矩形微通道液体流动和传热性能的影响

基于连续介质方法数值研究液体在不同几何结构微通道中的流动和传热性能。在相同热边界条件下,通过比较水力直径、通道长度和宽高比等几何参数对液体微流动的影响,得到各参数对泊肃叶数(Po)和努塞尔数(Nu)的影响关系。研究发现,截面宽高比越大,Po数越小,且雷诺数对泊肃叶数基本无影响;雷诺数(Re)小于500情况下,水力直径小于0.545 mm时,Po数随水力直径减小而减小,水力直径大于0.545 mm时,水力直径变化对Po数基本无影响;Po数不随通道长度变化而变化,但略受流动雷诺数影响;在Re=20～1 800时,Nu数正比于水力直径和宽高比,但是通道长度对Nu数的作用受流动Re数的影响;在通道材料和流动介质相同的条件下,Nu数和Re数之间的关系受通道几何参数的影响,并且拟合得到其关系式。     

微胶囊流体微通道传热研究进展

相变微胶囊流体因相变潜热大和粒子之间的微对流效应,具有载热密度大,传热温差小的特点,在传热方面具有独特的优势。但其低导热率和高粘度限制了其应用范围。基于微胶囊流体在微通道内不同流动状态下的传热性能及强化微胶囊流体传热方面进行研究进展介绍,并分析总结微胶囊流体在暖通空调及相关领域的应用进展。     

印刷电路板式换热器Zigzag通道流动与传热数值模拟

印刷电路板式换热器以其高效、紧凑、耐高温、耐高压等特点,在核能、太阳能、液化天然气等清洁能源领域具有广阔的发展潜力。本文通过建立三维传热数值模型,研究了印刷电路板式换热器Zigzag通道内部冷、热流体的流动与传热基本规律,并与试验结果进行对比,验证了模型的准确性;分析了Zigzag通道角度对流体流速、温度分布的影响规律,并以(Nu/Nu0)/(f/f0)作为评价指标,对通道角度与流动条件进行耦合优化。研究表明:当Re≥250时,15°、25°的Zigzag通道综合性能优越,且15°的Zigzag通道性能最佳;而30°、45°的Zigzag通道综合性能不理想,尤其是45°的Zigzag通道,其综合性能始终低于直通道。研究结果可为印刷电路板式换热器的热力设计提供重要参考。     

平板微通道流动传热的粗糙元间距效应

微细尺度传热问题业已成为国际传热界的研究点,而壁面粗糙度对微细通道流动和传热特性有着重要影响。以粗糙平行平板微通道为研究对象,用三角形粗糙元模拟固体表面的粗糙度,通过采用CFD(computational fluid dynamics)流体固体共轭传热技术数值研究了粗糙元间距对平行平板微通道流动和传热特性的影响规律,同时研究了其间距对微通道流动的转捩雷诺数的影响规律;计算结果表明:随着三角形粗糙元间距的增大,粗糙平板微通道的阻力性能逐渐下降,层流向湍流转捩的雷诺数呈逐渐增大趋势,同时粗糙平板微通道的传热性能呈逐渐下降趋势。     

凹槽微通道铜-水纳米流体传热与流动分析

对铜-水纳米流体在圆弧型凹槽微通道中的传热与流动特性进行了分析。比较了不同体积分数的铜-水纳米流体在深宽比分别为0.3和0.5的凹槽微通道中的温度和速度分布,分析了体积分数和凹槽深宽比对凹槽微通道中铜-水纳米流体的传热系数和流体输运动力因子的影响。凹槽强化了微通道对流传热,与平板型微通道相比,铜-水纳米流体在圆弧型凹槽微通通内呈现出不同的传热特性。纳米流体体积分数、流体输运动力因子和凹槽深宽比对凹槽强化微通道传热影响较大。分析结果与已有的实验结果符合较好。     

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%。     

微沟槽热管传热性能实验研究

为研究充液率、真空度和长度对热管传热性能的影响作用,利用基于虚拟仪器技术的热管传热性能测试平台对直径6mm的微梯形沟槽热管在不同充液率、不同真空度以及不同长度等条件下进行实验测试.实验表明:微沟槽热管的最佳充液率在(75～100)%之间.热管内必须具备足够低的真空度,且充液率需根据真空度的不同适当调整.热管长度缩短可以提高其传热性能,但长度较短时,需适当提高充液率.     

微通道中液氮的流动沸腾——换热特性分析

对微通道中液氮流动沸腾换热特性进行试验研究和分析。给出典型的沸腾曲线,分析壁温、干度和换热系数沿微通道管程的变化规律,考察热流密度、质量流量和压力对流动沸腾换热的影响。将126个试验数据点与四个换热关联式比较,并对微通道中流动沸腾换热机理进行分析。结果表明,在多数情况下干度和热流密度对沸腾换热系数的影响较小,换热系数主要决定于质量流量和压力,随两者增加而增加,换热以对流蒸发为主导机理。KLIMENKO关联式预测效果最好,TRAN微通道关联式次之,对常规管道得到广泛使用的CHEN关联式和SHAH关联式都远远高估了试验值。基于两相流压降和换热特性分析,推知微通道中的两相流流型不同于常规管道：在低干度情况下,流型以弥散泡状流为主;而在高干度情况下,流型以由雾状汽芯和不规则液膜组成的环状流为主。     

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。     

微通道内流体流动及换热特性的数值分析

采用Navier—Stokes方程与滑移边界条件联立的理论分析模型，对等壁温、等热流及无温度梯度工况下，气体在微通道中的流速分布、阻力系数变化趋势（Cf·Re）和传热特性（努塞尔数）进行了数值研究。结果表明：气体稀薄效应可显著减小管内的摩擦阻力和努塞尔数，增大气体流速；壁面的速度滑移和温度跳跃对微圆管内换热特性的影响相反，温度跳跃的影响更大；等热流加热与等壁温加热两种情况下，努塞尔数随克努森数的变化趋势明显不同。     

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。     

车灯内部流动与传热的数值模拟分析

采用计算机流体动力学数值模拟的方法,对车灯内部的气流和温度分布进行了计算和分析,着力解决车灯因材料热失效、热变形以及内部结雾等热现象造成的质量问题.仿真结果和实验数据对比表明:采用的数值模拟方法能较准确地模拟出车灯内流场和温度场,为提高车灯寿命和质量提供理论依据.     

幂律流体在正弦粗糙微通道的流动和传热特性

基于Poisson-Boltzmann方程、修正的Cauchy动量方程和能量方程,对双电层作用下幂律流体在正弦粗糙微通道中的流动和传热问题,建立模型控制方程组,并且使用高精度紧致差分格式进行数值模拟。然后,计算了不同幂律指数和粗糙度下的速度和温度。进一步研究了幂律指数和粗糙度对通道阻力系数、平均Nusselt数和能效比的影响。结果表明:幂律指数越小,流动阻力越小且能效比越高;增加粗糙度,流动阻力上升且传热性能增强,可在一定范围内提高能效比。     

可拆式螺旋板换热器内部流动与传热的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,建立了可拆式螺旋板换热器内部流动与传热的数学模型,模拟得到了其内部压力场和温度场的分布情况,同时讨论了流体流速和流道间距对换热器性能的影响.结果表明,几何结构一定时,适当提高油侧流速比提高水侧流速对强化传热更经济有效,而在流量一定情况下,流道间距的确定必须兼顾传热-压降性能和金属板材消耗量综合权衡.这些模拟结果对可拆式螺旋板换热器的优化设计以及运行参数的调试具有重要的参考价值和指导意义.     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h．壳程总压降△p以及单位压力损失下的传热系数h／Ap作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降△p以及h／Ap随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明：随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h／Ap减小：在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h／Ap,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度。可提高换热器的换热性能。     

全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池流动与传热动态过程的数值分析

针对原有钨极惰性气体保护电弧焊熔池形态模型存在的问题,采用液体分数法处理了固液相变潜热,利用完备的熔池表面变形方程组描述了熔透熔池上、下表面变形方程的耦合作用,进一步提高了熔池形状尺寸与熔池表面变形的数值计算精度。在此基础上,对全熔透GTAW焊接熔池中的流体流动与传热过程和熔池形状的动态变化过程进行了数值模拟,展示了熔池形态的瞬时演变特性。     

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。     

管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT 13.0模拟软件中对管壳式换热器的壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到了不同折流板间距及入口流速的情况下换热器壳程流体温度场、速度场和压力场,分析了折流板间距及入口流速对换热效率和流体诱导振动的影响,对换热器结构优化设计提出了改进措施。