燕尾形軸向槽道熱管傳熱性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、微通道中的流動和換熱是MEMS、生物醫(yī)學、微電子元器件冷卻、芯片實驗室和納型空天飛行器熱控制系統(tǒng)等領域中的關鍵熱物理過程。隨通道尺度的縮小,通道壁面面積對通道體積的比值急劇增大,這使得通道表面的粗糙狀況對微通道內(nèi)流動和換熱過程的影響也愈加突出。目前,該方向的研究已成為微尺度傳熱傳質(zhì)領域中的一個重要研究課題,具有著重要的應用前景和學術價值。
   本文對實際粗糙表面輪廓曲線進行了分形分析,得到了結構函數(shù)及分形維數(shù),計算發(fā)現(xiàn)實際粗糙

2、表面表現(xiàn)出了良好的分形特征;自仿射分形維數(shù)直接反映了粗糙表面輪廓的不規(guī)則度;對于兩個具有相同統(tǒng)計粗糙度的輪廓,可能存在不同的分形維數(shù)。并在此基礎上,引入Cantor集分形幾何,將之應用于微通道自仿射粗糙表面的定量描述,實現(xiàn)了實際粗糙表面的模型重構。
   同時,本文基于微通道粗糙表面輪廓的定量描述,建立了粗糙微通道內(nèi)層流流動和換熱的理論模型并進行了數(shù)值模擬,研究了粗糙表面分形維數(shù)、相對粗糙度和雷諾數(shù)對粗糙微通道內(nèi)單相流動和換熱的

3、影響。研究結果表明:流體流過粗糙單元產(chǎn)生的回流和分離現(xiàn)象直接影響了粗糙微通道內(nèi)的沿程壓降分布,導致了流動壓降的增加,同時,粗糙單元的存在也使得熱邊界層的重新生成進而有效地強化了對流換熱;與光滑通道相比,入口段之后粗糙通道的沿程壓降由于漩渦的影響不再是線性增加,而呈波動式增加,并且粗糙微通道內(nèi)沿程局部努謝爾數(shù)也不再如光滑通道中那樣趨于—穩(wěn)定值而轉呈交替波動式變化;再者,粗糙微通道中層流流動的Poiseuille數(shù)和平均Nusselt數(shù)皆不

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