粗糙度對矩形微通道內(nèi)層流流動和換熱的影響分析.pdf

1、對于微通道冷卻系統(tǒng)，如何進一步增強其換熱性能同時減小壓降一直是一個活躍的研究領域。采用具有不同形貌粗糙度的微通道是增強傳熱能力的有效方式。作為一種無源技術，粗糙度可以增加對流體的擾動，誘發(fā)熱邊界層的破壞和失穩(wěn)，從而提高熱流傳遞的效率，但同時也會提高流體的壓降。所以本文中從傳熱強化和減小壓降兩個方面研究粗糙度微通道。
　　本文主要研究層流狀態(tài)下，三種不同形貌粗糙度微通道內(nèi)流體的傳熱和流動特性，通過使用Fluent軟件實現(xiàn)仿真計算。本

2、文所取得的主要研究成果為：
　　1.首先根據(jù)含粗糙度微通道結構的特點，建立了三維求解模型；接著對三維模型進行了有限元網(wǎng)格劃分，并且通過對矩形光滑微通道求解，驗證了本文所選取的計算方法的準確性。
　　2.對比了微通道在速度場、壓力場和溫度場方面分布的不同，重點分析了三種粗糙度微通道的平均努塞爾數(shù)Nu、進出口壓差?p以及綜合傳熱因子PF隨著結構參數(shù)變化的趨勢，這些參數(shù)包括粗糙度的波高h、節(jié)距p和雷諾數(shù)Re。結果表明：隨著波高和雷

3、諾數(shù)的增加以及節(jié)距的減小，三種微通道的Nu和p都在增加，但后者增加的幅度更大。
　　3.相同參數(shù)條件下，微通道I在三種含粗糙度微通道中Nu和p都是最大的，且以綜合傳熱因子PF來評價時，微通道I的綜合性能也優(yōu)于微通道II和微通道III，表明微通道I具有更好的換熱性能。
　　4.以微通道I為研究對象，基于響應曲面法，以統(tǒng)計設計軟件Design-Expert9.0為工具，建立了關于Nu、p和PF的回歸模型。對于微通道I，入口流速對