細通道單相流動和傳熱特性的研究.pdf

1、微槽道式散熱器以其良好的散熱性能已被廣泛的應(yīng)用于微電子元件的散熱過程，本文以微電子元件散熱為背景，采用CFD數(shù)值模擬方法，采用變物性和流固共軛傳熱求解技術(shù)，對細通道的流動及換熱進行了研究。 本文主要通過實驗和數(shù)值模擬手段，研究了矩形細通道的長徑比、當量直徑、高寬比及孔隙率對其流動傳熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明，為了消除入口段的影響，細通道的計算模型應(yīng)滿足長徑比≥70；隨著當量直徑的減小，光滑矩形細通道的阻力系數(shù)增大，傳熱性能不斷增強且

2、當量直徑的變化對層流向紊流的轉(zhuǎn)變不起作用；隨著高寬比的增大，細矩形通道的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)隨之增大但小于2300，同時阻力和傳熱性能也隨之增強；隨著孔隙率的增加，細矩形通道的阻力特性不變，傳熱性能增強。 以三角形和矩形為粗糙元，通過采用CFD數(shù)值模擬，研究了粗糙元的形狀、高度、排列方式、間距對二維平板細通道流動和傳熱的影響規(guī)律。粗糙元高度對平板細通道充分發(fā)展流動入口段長度有著重要的影響；粗糙元的形狀及不同粗糙元組合及排列方式對平板細通道

3、的流動和傳熱有著重要影響，且三角形粗糙元的阻力比矩形粗糙元要大，傳熱性能三角形粗糙元比矩形粗糙元要好；隨著速度的增加，平板細通道的傳熱將逐漸增強，但其熱充分發(fā)展段的入口段長度將逐漸變小，平板細通道的阻力逐漸增大，層流向紊流轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)提前，且相對粗糙度為1％時已經(jīng)偏離常規(guī)的理論值，同時其傳熱特性將逐漸增強；隨著粗糙元高寬比的增加可明顯增加通道的阻力并增強傳熱；隨著粗糙元間距的增大，平行平板細通道的阻力和傳熱性能逐漸下降。 通