多孔介質(zhì)微通道散熱器的脈動流傳熱特性分析.pdf

1、由于目前電子芯片的功率不斷提高而導致的發(fā)熱功率不斷增大以及芯片集成化的提高,現(xiàn)在得到廣泛使用的強制空氣對流的冷卻方法已經(jīng)慢慢無法滿足當前電子設備的冷卻需求。為了避免電子設備因電子元器件的溫度過高造成的熱失效而無法正常工作,我們需要開發(fā)一種更有效的冷卻方式來針對高發(fā)熱量的元器件進行散熱。
　　本文從微流動傳熱的角度出發(fā),研究微通道中流體傳質(zhì)與傳熱特性。本文的內(nèi)容主要分為兩個部分:一是研究邊界滑移現(xiàn)象對微流體傳質(zhì)與傳熱的影響;二是分析

2、脈動流對微流體傳質(zhì)與傳熱的影響。
　　對于邊界滑移現(xiàn)象,我們首先在管徑為1um的圓管中分別設置無滑移邊界條件和滑移邊界條件來研究微流體的傳質(zhì)與傳熱特性;然后在不同管徑中(從1um到1000um)研究不同管徑中邊界滑移現(xiàn)象對微流體傳質(zhì)與傳熱的影響;最后研究邊界滑移現(xiàn)象對本文中所涉及的多孔介質(zhì)通道傳質(zhì)與傳熱特性的影響。仿真結果分析得出:在微/納米尺度的管道中,邊界滑移現(xiàn)象可以增強管道中流體的傳質(zhì)與傳熱特性,在管道尺度達到了毫米級時,邊

3、界滑移現(xiàn)象對管道中流體傳質(zhì)與傳熱的影響微乎其微。
　　脈動流是本文研究的主要內(nèi)容。首先,我們做了脈動流和定常流的傳質(zhì)與傳熱特性對比仿真實驗,發(fā)現(xiàn)在單圓管和多孔介質(zhì)通道中脈動流能夠增強流道的傳熱效率,而且在多孔介質(zhì)通道中,脈動流增強傳熱的效果比單圓管中好得多,說明脈動流在通道結構呈周期性變化的微通道比簡單的微通道的散熱效果要好。然后,我們對影響脈動流傳熱的主要因素——脈動頻率和脈動振幅進行了仿真分析,分別研究了不同脈動頻率和不同脈動

4、振幅對通道傳質(zhì)與傳熱的影響,發(fā)現(xiàn)通道的傳熱特性隨著脈動頻率的變化發(fā)生了明顯的變化,頻率越大,脈動流的散熱效果越好,且在多孔介質(zhì)通道中的變化比簡單圓管中大;但是隨著脈動振幅的變化,通道內(nèi)的傳熱特性變化較小,在簡單圓管中的變化比多孔介質(zhì)通道中明顯。
　　最后,我們對多孔介質(zhì)通道采用激光雕刻法進行了試制,并搭建了液冷循環(huán)實驗平臺,對多孔介質(zhì)通道中進行了脈動流和定常流下的傳熱特性實驗研究,證明了脈動流的增強傳熱效果,但是隨著入口流量的增加