相變微膠囊懸浮液在微矩形通道中的流動換熱性能模擬分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，特別是在微電子技術(shù)方面，隨著系統(tǒng)的微型化，單位面積晶體管數(shù)量不斷增加，運(yùn)算速度不斷提升，每單位面積上產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)增加，熱流密度不斷升高，從而導(dǎo)致這些設(shè)備發(fā)生故障，甚至是失效。因此需要高效散熱，本文提出采用相變微膠囊懸浮液作為冷卻工質(zhì)，利用其大比熱容、流動性好等優(yōu)點(diǎn)，并對其在微矩形通道內(nèi)的換熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　首先提出階梯形狀等效比熱模型，建立微矩形通道的三維模型，并比較不同階梯數(shù)量下得到的吸

2、熱量與實驗所得的真實吸熱量及壁面溫度差與實驗所得的壁面溫度差的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)階梯形狀比熱容模型階梯數(shù)量存在最優(yōu)值；對于質(zhì)量濃度為5％的相變微膠囊懸浮液，其3階梯比熱容模型與實驗值最接近，為最優(yōu)的階梯型等效比熱模型；對于質(zhì)量濃度為10%的相變微膠囊懸浮液，在小質(zhì)量流量的情況下，3個階梯時與實驗值接近，但是隨著質(zhì)量流量增加，由于質(zhì)量流量增加，部分相變微膠囊未發(fā)生相變，導(dǎo)致和實驗數(shù)據(jù)存在偏差。
　　之后為了對比不同形狀的等效比熱模型的優(yōu)缺點(diǎn)

3、，對比階梯型、矩形、等腰三角形、等腰梯形等模型，發(fā)現(xiàn)對于質(zhì)量濃度為5%相變微膠囊懸浮液，等腰梯形總是表現(xiàn)出了最好的冷卻性能，其次是等腰三角形、矩形和階梯型，其中階梯型等效比熱模型的結(jié)果總是和實驗結(jié)果最接近。
　　最后考慮相變微膠囊顆粒的運(yùn)動，利用顆粒軌道模型對二維微矩形通道內(nèi)層流流動進(jìn)行模擬，并基于等效比熱模型進(jìn)行計算，對比不同壁面加熱熱流密度和入口速度下的五種工況可以發(fā)現(xiàn)：含有相變微膠囊顆粒的懸浮液都比單質(zhì)水的冷卻效果要好一些，