带有强化换热结构的芯片散热器实验研究与数值模拟

超级或大型计算机服务器CPU的冷却散热问题,已经成为计算机高性能发展的瓶颈,受到业内越来越广泛的关注。本文提出了一种用于冷却计算机服务器芯片的散热器,其结构是将镶嵌在散热器底板的热管与翅片组装为一体。利用自建实验台对该散热器以及平板式热管散热器的性能进行了对比实验分析,同时对其热管本体、翅片以及均温板的温度分布进行了数值模拟。这种热管冷凝段得到强化换热的散热器其底板面积相对平板式热管散热器减小了50%,因此具有更好的均温性;在相同的工况下热流密度由24.3 W/cm2增至68.6 W/cm2时,该散热器翅片顶部的平均温度增幅仅为17%。     

板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

根据能量守恒和质量守恒定律,对板式蒸发式冷凝器中制冷剂、冷却水与空气之间的传热传质过程,建立了热质交换过程的二维数学模型,由此分析板式蒸发式冷凝器中冷却水温度、空气温度和空气含湿量等参数的分布规律,以及空气流速、干湿球温度、冷却水喷淋密度和冷凝温度对板式蒸发式冷凝器热流密度的影响,并将模拟结果通过实验进行了验证,两者之间的误差在10%以内。研究表明:板式蒸发式冷凝器的热流密度随进口空气流速的增加而增大,随湿球温度的升高而减小,几乎不受进口空气干球温度的影响;热流密度随着冷却水喷淋密度的增加逐渐增大,但增大至一定量后不再对热流密度有明显影响;冷凝温度越高,其热流密度越大。上述结论对板式蒸发式冷凝器的优化设计具有指导意义。     

矩形微通道内制冷剂流动沸腾传热特性及可视化研究

为了探究微通道内流动沸腾及传热现象的机理,以制冷剂R22为工质在矩形微通道内进行了流动沸腾及可视化实验。结果表明,在核态沸腾下传热系数受质量流率的影响较小,却随着热流密度的增加而快速增加;微通道的尺寸越小,传热效果越好,水力直径为0.92 mm和1.33 mm微通道内的传热系数比2 mm微通道内的传热系数分别提高约25%、12%;根据实验值与预测值的对比情况,在Oh H K等[15]和Yun R等[7]模型基础上拟合得到新的传热系数预测关联式,平均绝对误差降至8.8%;通过可视化实验发现,在临界热流密度下微通道内出现波浪式气体层的现象。     

微细管内CO2流动沸腾换热特性研究

针对CO2作为制冷剂在微细通道内流动沸腾换热进行了实验与理论研究,采用红外成像观测与换热系数实验研究定量与定性的分析了热流密度：2~35 kW/m2,饱和温度：﹣10 ℃ ~15 ℃工况时,内径为1 mm、2 mm圆管内的换热系数。实验结果表明：热流密度的增加强化了微细通道内工质核态沸腾换热,使换热系数得到显著提高;换热系数随饱和温度非单调变化,饱和温度较高时,越接近CO2临界温度其换热系数随饱和温度升高而增加,当饱和温度在低温工况时换热系数则随其降低而增加,换热过程中发生干涸干度随饱和温度升高而单调降低。     

Formulation and Solution of the Problem on Convection-Conduction Heat Transfer in a System of Slotted Microchannels at a Uniform Temperature of the Frame

The analytical and numerical method of straight lines is used to solve the problem on convection-conduction heat transfer in a system of parallel slotted microchannels with due regard for heat transfer in the upstream region of oxidizer supply to the channels.     

国防地下工程数值模拟与内部热负荷计算

为计算国防地下工程内部热负荷,建立了国防地下工程壁面动态传热的数学模型,并应用FLUENT软件,基于有限容积法对其进行数值模拟,计算得出全年国防地下工程的壁面传热量以及内热源散热量,再综合人体散热量,即得到国防地下工程内部总的热负荷。计算结果表明,该方法可以较为准确地算出国防地下工程内部热负荷。     

某特种设备热电制冷热端散热实验研究

热电制冷元件是一种高热流密度元件,在红外测量、低温超导、空间技术等领域有广泛的应用。本文建立了实验装置并对高温43℃下某特种设备热电制冷热端在几种不同散热方式下制冷效果进行了比较,证明了可通过改善传热条件来提高其制冷量。     

大型原油浮顶储罐非稳态传热过程数值模拟

随着石油储备建设的高速发展,油罐规模正向大型化以及能适应极限工况的方向发展.为了避免油温过低而造成凝罐等安全事故,需要准确掌握罐内油品温度场的变化规律.本文根据能量守恒定律,采用分步式算法求解储罐传热系数,将其代入到由Taylor级数展开法所建立的节点非稳态传热离散方程中,并进行数值求解.对大庆某10×104m3浮顶储罐的应用分析表明:随着环境温度的降低,罐内油品温度降速率逐渐增大,储罐液位越高,容积越大,罐内原油温度就越高,温降速率就越小.研究结果对于优化大型浮顶罐的储存工艺设计,保障油库安全经济运行提供了重要的技术支持.     

R134a喷雾冷却系统换热性能研究

本文建立了以R134a为冷却工质的封闭式喷雾冷却系统,研究了工质过冷度、质量流量和热流密度对喷雾冷却系统换热性能的影响。其中,工质过冷度由喷嘴入口前的过冷段控制,质量流量通过变频齿轮泵调节,热流密度通过改变加热电源电压和电流控制。实验结果表明,在热流密度和质量流量保持不变时,改变过冷度对热源表面温度和换热系数的影响并不明显;在热流密度和过冷度保持不变的条件下,系统存在一个临界质量流量值,在质量流量达到临界值之前,热源表面温度随质量流量的增大而降低,当质量流量高于临界值时,热源表面温度随质量流量的增大而升高;当质量流量和过冷度保持不变时,存在一个热流密度使液滴的蒸发量等于补充量,在此热流密度下热源表面系数能达到最大。     

芯片封装均温板壳体的传热特性研究

高热流密度、微型化芯片的发展使传统金属材料的热扩散能力受限.本文设计加工了一款具有微针筋的均温板,应用于芯片封装壳体,实验研究了充液率、芯片尺寸、散热器运行参数(水流量、温度)对均温板壳体(VC IHS)传热性能的影响,并与同工况条件下芯片封装金属铜壳体(Cu IHS)的传热性能进行对比.结果表明:VC IHS的充液率...     

低温液氮冻结食品传热研究

本文采用液氮汽化后的低温氮气与食品接触进行热交换,搭建了低温液氮实验装置,研究了液氮冻结传热过程中热流量和冷却速度的变化规律。在-170~-50℃之间以-20℃为间距设置7个温区进行冻结实验,将马铃薯从初始温度18℃降至冻结点-18℃。采用拟合公式法对采集的数据进行计算,得到换热过程的平均热流量和温度分布;分析热流量变化规律及温度变化率得到最佳氮气温度。结果表明:当氮气温度为-122.87℃时,热流量增长速率达到最大值,继续降低温度,热流量增长幅度减小,此时有部分热量聚于内部,造成冷量浪费;通过对食品中心-3℃时不同界面的温度变化率计算,得到最佳氮气温度为-133.11℃,与前者仅相差6.71%。因此,-128℃左右的氮气温度为最佳温度,既可以保证食品实现快速冻结又可以提高氮气的有效利用率。     

R22在矩形微细管内凝结换热的实验研究

通过实验研究了R22在当量直径为0.952 mm水平不锈钢矩形管内的凝结换热过程。实验时的饱和温度为40~50℃、质量流速为200~800 kg/（m2 ? s）、干度为0~1。研究结果表明：R22的凝结换热系数随质量流速和干度的增大而增大,在较高干度区增大趋势更加明显,随饱和温度的增大凝结换热系数减小。然后将实验结果与三种已有换热关联式进行了对比,在与R22相比时发现,在相同实验工况下R152a的凝结换热系数大于R22的凝结换热系数。     

填充床潜热储热数值模型研究进展

填充床潜热储热技术广泛应用于太阳能热利用和供热通风与空气调节等领域。由于不同应用环境下的填充床潜热储热系统具有复杂的瞬态特性和较高的实验成本,在研究不同因素对储热系统性能的影响时,研究人员开发了相关数学模型,并采用不同数值计算方法进行分析。对常见的填充床储热过程数值模型进行分类,详细分析不同模型的特点与适用性;对比了模型的计算效率和误差;最后,总结了不同数值模型在潜热型填充床储热技术中的应用特点,可为同类模型的开发与应用提供依据。     

间接蒸发冷却板式换热器换热性能的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)方法建立了间接蒸发冷却板型换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型;对影响蒸发冷却换热器换热性能的主要因素进行了数值计算和预测;通过计算表明,换热器通道间距、空气的迎面风速,以及一次风的干球温度的变化对换热器效率有很大的影响;分析了不同参数时通道内流场、能量场以及换热器效率的变化.     

成都地区低温地板辐射采暖传热模拟

本文针对以成都为代表的夏热冬冷地区的低温热水地板辐射供暖系统的传热特点和铺设方式，建立了传热过程的数学模型，分析了低温热水地板辐射供暖系统的热工性能，确定了地板表面温度分布、地板表面散热量、非加热表面平均温度等指标与管间距、水温、表面材料之间的定量关系。     

新型热管电子器件散热器的实验研究和数值模拟

随着电力电子技术的不断发展,高热流密度器件热控制问题以及出现的热流分布不均匀的现象,是电子电器设备亟待解决的关键技术。热管作为高效传热元件,已经广泛应用于电子器件的散热技术研究中。本文对新型平板式热管散热器进行了数值模拟和实验研究。根据电子器件的运行工况,建立了散热器性能测试系统,并对平板热管型电子器件散热器进行了在不同工况下的性能实验。结果表明采用平板热管散热器可以有效提高CPU芯片的散热性能,芯片发热量在160W后为其最佳工作状态。同时用数值模拟方法对平板热管散热器底面的导热效果进行了优化设计,通过改变导热系数以及扩大模拟芯片尺寸来达到改善CPU冷却散热器的散热效果的目的,并得到了一些有价值的结论,这对改进管散热器的散热效果有一定的指导意义。     

Numerical Simulation of Swirling Flows in Vortex Tubes

Complete Navier-Stokes equations are solved numerically for the case of an intense swirling flow in an axisymmetric channel with an orifice plate in the delivery cross section and a throttle in the form of a peripheral slit at the opposite end. Flow patterns and velocity and temperature fields are obtained. The presence of precession of axial vortex is observed, as well as the formation of large-scale vortex structures. The numerical calculation results are compared for the first time with the experimental data obtained using Ranque-Hilsch energy separators.__________Translated from Teplofizika Vysokikh Temperatur, Vol. 43, No. 4, 2005, pp. 606–611.Original Russian Text Copyright © 2005 by O. V. Kazantseva, Sh. A. Piralishvili, and A. A. Fuzeeva.     

多孔泡沫金属中指数规律变热流平板表面的层流对流传热分析

采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型和局部非热平衡传热模型(双温度模型),对指数规律变热流密度条件下的多孔泡沫金属中平板表面的层流对流传热进行了分析,并得出了平板表面的热边界层的厚度和局部的对流传热系数的表达式。结果发现:平板表面的热边界层的厚度发展沿流动方向逐渐增大,但是增大的趋势由迅速趋向平缓;局部对流传热系数沿流动方向逐渐减小,而后趋于稳定。最后推导出了局部的对流传热Nusselt数的准则方程。     

垂直矩形窄通道换热特性实验研究

本文以去离子水为工质进行实验,研究垂直矩形窄通道换热特性。采用单侧壁面加热,改变工质流动参数,分析沿流动方向的壁面温度分布特性和测温点处的局部换热系数。实验表明:以对流沸腾为主的阶段,换热系数随着质量流速的增加而增加,入口温度对于换热系数基本没有影响;当干度χ0.1时,换热系数随着干度的增加而降低,当干度χ0.1时,换热系数随着干度的增加而基本保持不变。以核态沸腾为主的阶段,换热系数随干度的增加而略微上升,随入口温度的升高而增加。     

单管多翅片排管蒸发器传热性能实验研究

针对食品冷链系统用传统排管蒸发器传热效率低、管材消耗量大等问题,采用ASHRAE 75～77标准中规定的热平衡法,在0℃和-18℃库温分别对应的5个不同蒸发温度下,对冷库用单管双翅片排管蒸发器和单管八翅片排管蒸发器的翅片效率、传热系数和制冷量进行实验研究.结果表明:单管八翅片排管蒸发器的平均翅片效率为96.03％,比单...