【摘要】：微機(jī)電及微電子技術(shù)深度發(fā)展,熱流密度驟增,要求匹配效率更高,體積更小的換熱設(shè)備。螺旋細(xì)通道以其離心作用產(chǎn)生的二次流以及小尺寸效應(yīng)備受青睞,加入擾流裝置和使用納米流體工質(zhì),可以從增強(qiáng)流動(dòng)紊亂程度和提高傳質(zhì)傳熱效率兩方面改善其傳熱特性。本文首先建立了普通螺旋細(xì)通道和不同凹穴結(jié)構(gòu)參數(shù)螺旋細(xì)通道的夾套換熱裝置三維物理模型,針對(duì)模型中流體的傳熱和流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。對(duì)比了排布凹穴結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道與普通結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道之間的傳熱和流動(dòng)特性,分析了研究對(duì)象的努塞爾數(shù)、流動(dòng)阻力系數(shù)、熱阻、場(chǎng)協(xié)同數(shù)以及綜合性能評(píng)價(jià)因數(shù),探究了研究范圍內(nèi)的最佳凹穴結(jié)構(gòu)尺寸。結(jié)果表明:本文研究的尺寸中,除了 d=3.6mm,d/l=1:1的凹穴結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道綜合性能評(píng)價(jià)因數(shù)隨雷諾數(shù)的增加一直減小以外,其他幾種情況均隨著雷諾數(shù)的增加而先增大后減小。并且通過(guò)對(duì)比,確定了 d=3.0mm,d/l=1:2時(shí),凹穴結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道的綜合性能評(píng)價(jià)因數(shù)最高。隨后,按照前文數(shù)值模擬所得的最佳凹穴結(jié)構(gòu)參數(shù),并結(jié)合實(shí)際加工條件,通過(guò)機(jī)加工制得兩種不同結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道夾套裝置。以納米流體和去離子水作為換熱工質(zhì),對(duì)兩種螺旋細(xì)通道的傳熱特性進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明:凹穴結(jié)構(gòu)螺旋細(xì)通道在雷諾數(shù)大于5000時(shí),努塞爾數(shù)大于普通螺旋細(xì)通道。水基A12O3納米流體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%和0.2%時(shí),對(duì)螺旋細(xì)通道的傳熱特性有所抑制,質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的水基Al2O3納米流體對(duì)其努塞爾數(shù)有所回升。
【圖文】：

Ｗａｎｇ［４５］研究了排布兩排分散肋的微通道的傳熱和流動(dòng)特性，，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傳熱性能提逡逑高的同時(shí)，流阻增加。逡逑如圖１－１、圖１－２、圖１－３及圖１－４所示，分別是排布了不同擾流裝置的細(xì)通道模型。逡逑其中圖１－１中，縱橫比分別是０．０６６７和０．２５的細(xì)通道，傳熱性能分別提高１２．３－７３．８％逡逑及３．４＾５．４％［４６］。圖１－２中齊扇形凹穴微通道換熱機(jī)理，可能歸因于增加換熱面積的作逡逑用，并給出了最佳幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的適用范圍Ｍ。圖１－３中流速增加時(shí)，阻力增加，球凸逡逑和球凹的加入使得不對(duì)稱(chēng)流減弱，隨著納米流體體積分?jǐn)?shù)的增加，平均壁溫減小圖逡逑１－４中Ｙ形分叉板微通道散熱器的熱性能明顯優(yōu)于相應(yīng)的直通道，建議將Ｙ形分叉板放逡逑置在水冷微流道散熱器中，可以合理地設(shè)計(jì)Ｙ形叉臂的夾角，提高整體換熱性能［４９］。逡逑ｍ逡逑＼邋＾邋（逡逑圖１－１矩形細(xì)通道【４６】邐圖１－２凹穴結(jié)構(gòu)細(xì)通道［４７］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１

Ｗａｎｇ［４５］研究了排布兩排分散肋的微通道的傳熱和流動(dòng)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傳熱性能提逡逑高的同時(shí)，流阻增加。逡逑如圖１－１、圖１－２、圖１－３及圖１－４所示，分別是排布了不同擾流裝置的細(xì)通道模型。逡逑其中圖１－１中，縱橫比分別是０．０６６７和０．２５的細(xì)通道，傳熱性能分別提高１２．３－７３．８％逡逑及３．４＾５．４％［４６］。圖１－２中齊扇形凹穴微通道換熱機(jī)理，可能歸因于增加換熱面積的作逡逑用，并給出了最佳幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的適用范圍Ｍ。圖１－３中流速增加時(shí)，阻力增加，球凸逡逑和球凹的加入使得不對(duì)稱(chēng)流減弱，隨著納米流體體積分?jǐn)?shù)的增加，平均壁溫減小圖逡逑１－４中Ｙ形分叉板微通道散熱器的熱性能明顯優(yōu)于相應(yīng)的直通道，建議將Ｙ形分叉板放逡逑置在水冷微流道散熱器中，可以合理地設(shè)計(jì)Ｙ形叉臂的夾角，提高整體換熱性能［４９］。逡逑ｍ逡逑＼邋＾邋（逡逑圖１－１矩形細(xì)通道【４６】邐圖１－２凹穴結(jié)構(gòu)細(xì)通道［４７］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TK124

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本文編號(hào)：2634840