本文關(guān)鍵詞：基于植物氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)的吸液芯結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：隨著電子產(chǎn)品日益小型化和高度集成化,其對散熱性能提出了更高要求,如何在不增加散熱器件體積的前提下盡量提高散熱效率,獲得散熱區(qū)域良好的均溫性,已成為管式(熱管)或平板式(均熱板)散熱器件設(shè)計(jì)領(lǐng)域里亟待解決的熱點(diǎn)問題。自然界中,植物形成的特有的龐大植物枝干葉片結(jié)構(gòu)具有自身獨(dú)有的傳質(zhì)傳熱機(jī)制。從自然進(jìn)化角度看,耐候性植物葉片中的氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)更能保證水分的傳輸與熱量的傳遞,因此將植物葉片的傳熱與傳質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于新型均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有研究價值。本文以耐熱性植物氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為根據(jù),研究其內(nèi)流體流動與熱傳導(dǎo)特性。將氣孔內(nèi)腔結(jié)構(gòu)應(yīng)用于吸液芯蒸發(fā)端微結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì),將植物葉脈系統(tǒng)用于整體吸液芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),構(gòu)建出一種新型均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)。這種新型吸液芯結(jié)構(gòu)可以有效的解決滲透率與毛細(xì)力的矛盾問題,即這種結(jié)構(gòu)具有較高的滲透率與較大的毛細(xì)力,整體表現(xiàn)為均溫性較好,熱阻較低。本文主要工作包括:(1)首先通過觀察實(shí)際耐熱性植物的葉片與氣孔結(jié)構(gòu),測量了氣孔的密度、尺寸。對氣孔龐大的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)運(yùn)用擴(kuò)散定律以及質(zhì)量守恒方程進(jìn)行理論計(jì)算,并分析比較幾種常見氣孔形狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)劣性。(2)選取性能優(yōu)越的氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳熱理論計(jì)算,并與一般的微單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較,分析其結(jié)構(gòu)在傳熱方面的優(yōu)勢。(3)測量了葉脈的分叉角度、寬度、斜度、內(nèi)部流體流速等參數(shù),并以此構(gòu)建模型對其進(jìn)行流動與傳熱的模型仿真。重點(diǎn)分析了葉脈對稱與平行結(jié)構(gòu)、分叉角度對其整體結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)的影響。(4)在對氣孔與葉脈結(jié)構(gòu)的分析基礎(chǔ)上,制備了新型仿植物葉脈吸液芯結(jié)構(gòu),并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段和數(shù)值方法模擬了仿生均熱板蒸發(fā)端的工作情況。通過不同的外部條件變化,提取數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析,研究了帶有植物葉片氣孔特征、葉脈參數(shù)及不同分形角度的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)的傳熱性能。
【關(guān)鍵詞】：氣孔內(nèi)腔結(jié)構(gòu) 葉脈分形 吸液芯 傳熱與傳質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景及意義10
• 1.2 均熱板工作原理10-12
• 1.3 均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)12-15
• 1.3.1 燒結(jié)型吸液芯12
• 1.3.2 溝槽型吸液芯12-13
• 1.3.3 復(fù)合型吸液芯13-14
• 1.3.4 仿生型吸液芯14-15
• 1.4 植物水分運(yùn)輸與傳熱15-17
• 1.5 論文研究意義及內(nèi)容17-18
• 1.5.1 論文研究來源與研究目標(biāo)17
• 1.5.2 論文主要研究內(nèi)容17-18
• 1.6 本章小結(jié)18-19
• 第二章 植物氣孔結(jié)構(gòu)與其傳熱傳質(zhì)19-29
• 2.1 引言19-20
• 2.2 氣孔結(jié)構(gòu)模型描述與計(jì)算20-26
• 2.3 氣孔模型仿真與對比26-27
• 2.4 四種結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算驗(yàn)證與對比27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 氣孔微結(jié)構(gòu)模型傳熱與傳質(zhì)29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 氣孔真實(shí)數(shù)據(jù)提取29-31
• 3.3 吸液芯微結(jié)構(gòu)熱阻理論模型推導(dǎo)31-38
• 3.3.1 氣孔內(nèi)腔微結(jié)構(gòu)熱阻31-34
• 3.3.2 柱型內(nèi)腔微結(jié)構(gòu)熱阻34-35
• 3.3.3 立柱環(huán)繞微結(jié)構(gòu)熱阻35-36
• 3.3.4 三種結(jié)構(gòu)熱阻比較36-38
• 3.4 模型結(jié)構(gòu)仿真38-40
• 3.4.1 模型與邊界條件38
• 3.4.2 仿真結(jié)果分析38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 植物葉脈結(jié)構(gòu)及其性能41-56
• 4.1 引言41-42
• 4.2 葉脈真實(shí)數(shù)據(jù)提取42-43
• 4.3 葉脈流速實(shí)驗(yàn)43-48
• 4.3.1 葉脈流速實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)43-45
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)操作過程45
• 4.3.3 圖像處理與數(shù)據(jù)提取45-46
• 4.3.4 葉脈流速計(jì)算結(jié)果46-48
• 4.4 葉脈結(jié)構(gòu)傳熱與傳質(zhì)模擬48-54
• 4.4.1 模型與邊界條件48-50
• 4.4.2 模擬仿真結(jié)果分析50-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 均熱板吸液芯性能研究56-73
• 5.1 引言56
• 5.2 葉脈與氣孔結(jié)構(gòu)綜合仿真與分析56-61
• 5.2.1 模型與邊界條件56-58
• 5.2.2 模型仿真結(jié)果分析58-61
• 5.3 吸液芯的設(shè)計(jì)與制造61-63
• 5.3.1 吸液芯的設(shè)計(jì)61-62
• 5.3.2 均熱板的制造62-63
• 5.4 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與平臺搭建63-66
• 5.4.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)63-64
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)平臺搭建64-66
• 5.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析66-72
• 5.5.1 數(shù)據(jù)提取說明66-67
• 5.5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析67-68
• 5.5.3 測量結(jié)果分析68-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論與展望73-75
• (一) 主要結(jié)論73-74
• (二) 研究展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果82-83
• 致謝83-84
• 附表84

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本文編號：1009657