喷雾冷却临界热流密度模型及其影响因素研究进展

喷雾冷却是解决电子元器件等高热流密度散热问题的关键技术。CHF(临界热流密度)对应着喷雾冷却换热曲线的最高点,代表了喷雾冷却的最大换热能力,对指导喷雾冷却的实际应用和偏小冷却系统体积均具有重要意义。本文综述了国内外现有的CHF理论模型和经验模型,分析了喷嘴特性、喷雾倾角、热源表面结构和循环工质类型对CHF的影响,指出了今后的研究方向。     

激光手术喷雾冷却中R404a液滴的蒸发特性

制冷剂低温喷雾冷却是激光治疗葡萄酒色斑的主要辅助手段,可以有效保护表皮不受热损伤.目前采用的R134a制冷剂不易抵消深色人种皮肤的黑色素对激光能量的大量吸收,采用沸点更低的R404a制冷剂可以更好保护黄色与黑色人种的皮肤.针对单个液滴建立了蒸发过程的理论模型,水滴蒸发实验的预测结果与实验结果非常吻合,验证了模型的有效性.利用该模型比较了R404a液滴与R134a液滴的蒸发冷却效果,发现R404a液滴可以达到更低的温度.分析了不同初始直径和环境蒸气质量分数对R404a液滴蒸发特性的影响,所得结果对于黄色和黑色人种激光手术治疗鲜红斑痣的制冷剂喷雾手术有参考价值.     

喷雾冷却技术及其在电子冷却领域的应用

喷雾冷却作为一种新型的冷却方式,在电子器件散热方面具有广阔的应用前景。本文介绍了喷雾特性、换热工质、喷射角度及高度、强化表面和纳米添加剂对喷雾冷却换热性能的影响。简述了常见的电子冷却技术以及喷雾冷却技术在电子冷却方面的应用前景。     

金属板料激光冲击成形数值模拟及工艺分析

激光冲击成形是指利用激光诱导产生的冲击波压力使板料变形的一种新的板料塑性成形技术。本文在激光单点冲击金属板料变形实验的基础上 ,对大面积金属板料的激光多点冲击成形进行了探讨 ,并以金属板料方盒形件为例 ,采用数值模拟技术 ,对无间隔连续冲击和间隔冲击两种方法进行了分析比较。结果表明 ,采用粗冲成形和精冲成形的工艺过程 ,可有效提高板料激光冲击成形的精度。     

新型电磁铁驱动的撞针式微滴喷射装置

液滴喷射技术具有广泛的应用前景和技术优势,结合现有技术设计了一种能够实现有效的微滴喷射的装置,该装置基于电磁铁驱动,采用撞针式结构。本装置包括电磁铁、滑轨、撞针、喷嘴、弹簧、垫圈等几个主要部分,通过电磁铁驱动撞针撞击喷嘴从而使液滴从喷嘴中喷射出。整体而言其结构简单、成本较低、易于加工,可实现液滴稳定喷射。以甘油溶液(丙三醇)作为喷射实验材料,进行了多粘度溶液及多种喷嘴直径的喷射实验,并对实验结果进行分析,总结了该装置液滴喷射的相关性能,实现了粘度为0～1 410 mpas的多种粘度液滴的稳定喷射,丰富了微滴喷射装置的结构设计。     

脉冲式喷雾冷却的实验研究进展

脉冲式喷雾冷却是解决现在大功率电子设备散热问题的最理想方法之一,具有能够大幅度提高电子元器件换热效率的潜能。介绍了脉冲式喷雾冷却相比传统连续喷雾冷却所具有的优点,综述了国内外对脉冲式喷雾冷却的研究,总结了占空比、频率及喷雾周期对热表面换热效率的影响。最后总结了现阶段关于脉冲式喷雾冷却的研究结论并展望了未来的研究方向。     

激光冲击强化的数值模拟研究

介绍了激光冲击强化的基本理论。采用ABAQUS仿真软件对45钢冲击强化的实例进行数值模拟,重点仿真分析了材料表面应力的分布和冲击区域中心节点的位移历史情况。讨论了在激光冲击三维仿真中中网格的划分、阻尼和率相关对仿真影响等关键问题。     

纯铜微尺度激光冲击强化过程数值模拟研究

借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening,μLSP)过程的有限元模型,对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟,分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明,冲击波作用到纯铜表面后,极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍,并在27 ns时达到位移最大值约0.85μm。随着冲击波压力的加载,纯铜产生加工硬化,塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处,分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力,最大值约为199 MPa,影响深度达40μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力,产生“残余应力洞”。同时,μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致,从而验证有限元模型的合理性与可靠性。     

激光手术喷雾冷却中单个液滴蒸发特性

制冷剂喷雾冷却(CSC)是激光治疗鲜红斑痣(PWS)手术的重要辅助手段。为了深入了解制冷剂喷雾特性以提高冷却效率、优化喷嘴设计,利用质量传递数法推导传质方程,通过选取合适的阻力系数经验关联式建立了动量方程,考虑液滴蒸发以及与环境气体的对流换热建立了液滴能量方程,初步建立了单个制冷剂液滴平衡蒸发阶段蒸发冷却理论模型。利用建立的模型模拟悬挂水滴冷冻过程的过冷阶段,并在变物性条件下预测了制冷剂液滴温度随飞行距离的变化,结果与实验对比证明了模型的有效性。有关液滴初始参数对液滴蒸发冷却特性影响的研究结果表明,本模型可以为制冷剂喷雾冷却实际应用于激光治疗鲜红斑痣手术提供有效的分析方法。     

激光手术中喷嘴尺寸对制冷剂闪蒸喷雾冷却表面传热特性的影响

制冷剂闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计,进一步增进冷却效率和改善治疗效果,搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台,设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴,采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法,应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度,定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影响,并对其传热规律和雾化特性进行了系统的分析比较。此外,提出了评价喷嘴冷却效率标准,给出了采用不同几何尺寸喷嘴时冷却表面换热量随喷雾距离的变化规律。     

喷雾位置对上喷式喷雾冷却塔冷却性能的影响

根据雾化冷却原理,建立了25t/h实验用上喷式无填料喷雾冷却塔,并通过2个工况的实验分析了喷雾位置对上喷式喷雾冷却塔冷却性能的影响。实验结果表明:将雾化喷头位置升高360 mm,进塔空气流量增加了10.8%;冷却效率增加了近35.7%;冷却能力评价指标值约增加了30.6%,达到95.0±1.5%,基本满足设计要求。     

浅谈蒸发冷却中的数值模拟

主要介绍了蒸发冷却空调技术的优点及其研究现状,简述了数值模拟技术以及蒸发冷却空调中的数值模拟技术的研究应用,虽然数值模拟在蒸发冷却中的应用还存在着许多问题,但我们应该明确今后的研究方向,以及利用数值模拟对于蒸发冷却技术的重要意义。     

射流式碳化硅水冷镜数值模拟

将射流水冷技术应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式碳化硅水冷镜。利用通用有限元分析软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN,建立了流体对流换热系数和压力计算的二维模型,在验证模型可靠性的基础上计算了一定参数下的换热系数和压力分布。利用ANSYS中的多物理场分析模块,建立了水冷镜形变计算的三维模型,计算了相应的镜体温度和形变分布,比较了不同材料和不同类型水冷镜的性能。计算结果表明,射流式碳化硅水冷镜可以获得很小的镜面形变,同时具有结构简单、冷却均匀性好、抗压性好等优点,在高能激光器中具有较广阔的应用前景。     

热容激光器冷却过程的热力学数值模拟

为了研究热容激光器冷却过程中激光介质的热力学特性,建立了激光介质热力学理论模型.该模型将介质表面的换热作为瞬态导热微分方程的热源,得到冷却过程中热传导模型.获得了激光介质在冷却过程中的瞬态温度场,进一步得到介质的热应力.利用数值模拟,得到了YAG介质和GGG介质在不同冷却条件下的冷却时间、温差和热应力.表面换热系数从0.1 W?cm-2?K-1增加到0.5 W?cm-2?K-1,冷却时间明显缩短;表面换热系数从0.5 W?cm-2?K-1增加到1 W?cm-2?K-1,冷却时间缩短不明显.对于相同体积、相同初始温度场的YAG介质和GGG介质,YAG介质的冷却时间少于GGG介质的冷却时间.在相同冷却条件下,YAG介质的温差小于GGG介质的温差,YAG介质的最大等效应力小于GGG介质的最大等效应力.     

薄片激光器低畸变冷却技术研究

薄片激光器的导热距离短,能显著降低热透镜效应,已经成为高功率固体激光研究的热点。然而,随着泵浦口径和泵浦功率的不断增大,热效应愈发严重,其造成的热致畸变成为限制激光器出光功率和光束质量的主要因素之一。针对大尺寸薄片激光器工作时热致畸变过大的情况,提出了基于非均匀冷却的微通道复合射流冲击的流道设计思路。基于该思路完成了中心辐射结构冷却器的设计,并借助流-固-热耦合仿真,研究了不同冷却器的流道结构参数对增益介质热致畸变的影响。实验结果表明,采用中心辐射结构的冷却器能将相同条件下的增益介质的光学畸变缩小50%。     

激光强化渗氮过程的数值模型及分析

根据傅里叶传热方程和修正的菲克定律,建立了瞬态激光氮化温度场和浓度场的耦合模型,考虑移动热源形成的温度梯度对氮扩散的影响.有限元模拟分析了激光氮化工艺过程温度场和浓度场的分布规律.结果表明,严格控制氮化温度,反复调整热流密度和扫描速度,得到各自的临界值,可作为工艺可调参考范围.修正的扩散方程考虑了温度梯度对氮扩散的影响,较真实地反映了激光热作用下氮的扩散过程,得到了整个氮化层的厚度.区别于常规氮化工艺,激光氮化扩散的主动力足高的表面温度梯度,浓度梯度的影响减弱.增大热流量和降低扫描速度,都将使氮化深度增加,但参数的选择太高或太低,均得不到高质量的氮化结果.     

自然冷却技术在数据中心/通信基站的应用现状初探

介绍了国内外关于自然冷却技术在数据中心/通信基站中应用的现状。对于现有的自然冷却技术作了新的分类,并总结了近年来对自然冷却在数据机房应用的研究现状。对未来自然冷却的发展动态进行了展望。     

对现有几种蒸发冷却空调适应性区域划分方法的分析

介绍了目前国内现有的蒸发冷却空调适应性的几种分区方法,分析了它们各自的特点以及适用场合,以期使蒸发冷却空调技术的推广应用更为广泛和合理。