【摘要】：隨著微電子芯片技術(shù)的蓬勃發(fā)展,芯片尺寸不斷減小,相應(yīng)熱流密度呈指數(shù)增長,微通道換熱技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了常規(guī)散熱方式在微型散熱方面的缺陷,其中微通道多相流換熱技術(shù)成為研究熱點(diǎn)之一。本文以微通道模型為基礎(chǔ),研究微通道多相流換熱強(qiáng)化方式,基本思路是采用氣泡流為流動擾動項(xiàng),使用空氣和水分別作為氣液相工質(zhì),研究氣泡流在微通道內(nèi)的流動及傳熱強(qiáng)化效果,建立鋸齒狀表面微通道物理模型,對氣泡在該模型中周期性彈跳擾動流過程進(jìn)行數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容如下:耦合物理模型的建立。根據(jù)氣泡運(yùn)動過程的特征,建立了鋸齒狀微通道結(jié)構(gòu),并以平表面微通道作為基準(zhǔn)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)對近壁面溫度邊界層有中斷作用。此外還深入研究了不同表面傾角鋸齒結(jié)構(gòu)的影響,通過對速度場和氣泡運(yùn)動場的分析,篩選出15°傾角的鋸齒形表面結(jié)構(gòu)作為數(shù)值模擬氣泡周期性彈跳運(yùn)動過程的最終物理模型。單氣泡流流動傳熱分析。對單個氣泡的流動傳熱進(jìn)行模擬研究,將氣泡的單個運(yùn)動周期分為氣泡沖撞段和彈跳段,并分別對應(yīng)分析了流動與傳熱過程。氣泡的運(yùn)動過程中,主要是在液相流體的攜帶運(yùn)動,同時氣泡的傳熱強(qiáng)化主要體現(xiàn)在沖撞段,該段區(qū)域內(nèi)氣泡沿近壁面運(yùn)動,對近壁面溫度邊界層流體產(chǎn)生沖擊和推動,強(qiáng)化了該段壁面的對流傳熱。對微通道加熱面平均溫度和進(jìn)出口壓降進(jìn)行的時序性分析,驗(yàn)證了氣泡的流動及傳熱特性。氣泡流影響因素分析。通過改變液相流體的初始場流速,研究氣泡進(jìn)入該流場后加熱面的溫度差值曲線分布,發(fā)現(xiàn)液相流速越大,加熱面的溫度下降幅度越大,這驗(yàn)證了氣泡在沖撞段強(qiáng)化換熱的效果。通過對比不同流速的液相流場中,近壁面溫度邊界層在氣泡碰撞前后的變化,得出一定范圍內(nèi)高液相流速有利于氣泡換熱強(qiáng)化的結(jié)論。同時針對單氣泡流溫度邊界層再發(fā)展的情況,提出了多氣泡流模型,并分析了近壁面溫度邊界層在氣泡沖擊作用下的變化分布。對多氣泡流壓降和加熱面平均溫度的時序性分析,結(jié)果顯示多氣泡流在微通道中的周期性擾動有效的沖擊了換熱工質(zhì)的熱邊界層,并且隨著氣泡頻率的增加,強(qiáng)化傳熱的效果顯著。
【圖文】：

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電子元件運(yùn)行溫度升至 70～8定性下降 5%[2,3]。這些都對芯片級的散熱設(shè)計(jì)提出方式的研究日益火熱，微型散熱系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)與進(jìn)子系統(tǒng)常見的散熱方式有：自然對流、強(qiáng)制風(fēng)冷和在沒有外界驅(qū)動力，依靠溫度場的差異驅(qū)動環(huán)境空氣法簡單可靠，無須消耗額外能量，但散熱效果不理想散熱熱流密度極小。強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱是通過散熱片和風(fēng)將熱量傳至周圍環(huán)境。相對于自然對流，風(fēng)冷散熱依率高，但由于空氣本身作為對流介質(zhì)的物理性質(zhì)決定有限，并且高速風(fēng)機(jī)帶來的噪音與振動，不利于強(qiáng)制由于電子元件上微小的散熱面和巨大的熱流密度，常經(jīng)不能滿足散熱的需要。

圖 1.2 微通(VGS為氣相速研工作者對微通道內(nèi)多種流進(jìn)行了廣泛的研究，，大量實(shí)沸騰和對流蒸發(fā)以及兩者共氣泡核化、生長和脫離實(shí)現(xiàn)熱將熱量傳遞給主流體。Ra
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姚剛,楊澤亮;縱向渦強(qiáng)化換熱的實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2001年02期

2 鄭軍,曾丹苓,王萍,高虹;利用流體脈動強(qiáng)化換熱的試驗(yàn)研究[J];熱科學(xué)與技術(shù);2003年03期

3 殷立勇;張潤來;;一種新型強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)[J];化學(xué)工程與裝備;2010年12期

4 吉桂明;;強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)的工業(yè)應(yīng)用[J];熱能動力工程;2012年05期

5 胡梟;夏德宏;任玲;郭美榮;;蜂巢式金屬擴(kuò)展表面強(qiáng)化換熱插件的開發(fā)[J];中國有色冶金;2012年06期

6 張艾萍;姚凱;徐志明;;強(qiáng)化換熱管中超聲空化對場協(xié)同的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年02期

7 董們,郝平;換熱器人工粗糙壁面強(qiáng)化換熱研究[J];流體工程;1988年11期

8 李淑英,李興泉,王乃華;管內(nèi)流體脈動對強(qiáng)化換熱的影響[J];山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);1998年04期

9 王增輝,賈斗南,劉瑞蘭;狹縫通道兩相流強(qiáng)化換熱研究綜述[J];熱能動力工程;2002年04期

10 楊俊蘭,馬一太;管內(nèi)插物強(qiáng)化換熱性能分析及應(yīng)用[J];動力工程;2004年03期

相關(guān)會議論文 前6條

1 張同榮;歐陽新萍;姜帆;司少娟;;斜翅型冷凝強(qiáng)化換熱管傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究[A];走中國創(chuàng)造之路——2011中國制冷學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 賈臻;龔自力;邱金榮;;核級換熱器強(qiáng)化換熱方式對比與選擇[A];中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷·第3冊）[C];2009年

3 陳建紅;歐陽新萍;熊高鵬;姜濤;薛娜;;幾種管外凝結(jié)強(qiáng)化管的傳熱試驗(yàn)及分析[A];中國制冷學(xué)會2007學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

4 陶國龍;;基于降壓核態(tài)沸騰相變一體化強(qiáng)化換熱技術(shù)的脫硫工藝節(jié)水節(jié)能方案[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（二）[C];2008年

5 祁小松;張華;武俊梅;;縱向渦發(fā)生器強(qiáng)化傳熱的研究歷程及進(jìn)展[A];中國制冷學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

6 祁小松;張華;武俊梅;;縱向渦發(fā)生器的強(qiáng)化傳熱作用與研究進(jìn)展[A];上海市制冷學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 郭劍;管內(nèi)強(qiáng)化換熱的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2012年

2 孟繼安;基于場協(xié)同理論的縱向渦強(qiáng)化換熱技術(shù)及其應(yīng)用[D];清華大學(xué);2003年

3 司洪宇;液化天然氣冷能利用過程中強(qiáng)化換熱技術(shù)及水平管內(nèi)氣液兩相流體激振機(jī)理的研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

4 陶于兵;CO_2家用空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及換熱器強(qiáng)化換熱數(shù)值模擬[D];西安交通大學(xué);2008年

5 馬可;基于熱管技術(shù)的磨削弧區(qū)強(qiáng)化換熱基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 蔡楠;通道內(nèi)非對稱布置縱向渦發(fā)生器強(qiáng)化換熱分析[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

2 李亞飛;紐帶管內(nèi)流體強(qiáng)化換熱及抗垢特性研究[D];鄭州大學(xué);2015年

3 賈寶光;新型內(nèi)肋強(qiáng)化換熱管綜合換熱性能的數(shù)值研究[D];鄭州大學(xué);2015年

4 夏榮濤;超聲空化對強(qiáng)化換熱效果影響的研究[D];東北電力大學(xué);2016年

5 彭茗;基于電流體動力效應(yīng)的矩形通道內(nèi)強(qiáng)化換熱[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

6 李世偉;除冰液強(qiáng)化換熱研究[D];中國民航大學(xué);2016年

7 吳文煜;氣泡周期性彈跳擾動流強(qiáng)化換熱物理機(jī)制的模擬研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2016年

8 曲增杰;逆流濕式冷卻塔風(fēng)水優(yōu)化匹配強(qiáng)化換熱技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2016年

9 王忠會;場協(xié)同理論指導(dǎo)下的強(qiáng)化換熱[D];華北電力大學(xué)（北京）;2003年

10 李燕;凹槽通道中層流脈動流動強(qiáng)化換熱的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

本文編號：2581592