隨著微電子制造業(yè)和封裝技術(shù)的快速發(fā)展,電子設(shè)備與元器件微型化和集成化程度日益升高,導致其功耗熱流密度和工作溫度不斷攀升,工作穩(wěn)定性和可靠性受到嚴重威脅,這就對微型化、高熱流密度微電子設(shè)備與元器件的散熱冷卻技術(shù)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。脈動熱管是近年來興起的一種新型高效散熱元件,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、傳熱性能和工作適應(yīng)性好等諸多優(yōu)點。但隨著電子設(shè)備與元器件微型化和集成化程度的不斷提升,傳統(tǒng)毛細尺度通道脈動熱也正向著集成化與微型化的方向發(fā)展。隨之,微型脈動熱管應(yīng)運而生,它為實現(xiàn)高熱流密度微型電子元器件的散熱冷卻提供了一種有效手段。然而,相較于傳統(tǒng)毛細尺度通道脈動熱管,微型脈動熱管微通道內(nèi)的尺度效應(yīng)、界面效應(yīng)及壁面效應(yīng)愈加明顯,其內(nèi)部的氣液兩相脈動流動將呈現(xiàn)出更多的新現(xiàn)象和新規(guī)律。因此,開展微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流動與傳熱性能的實驗及理論研究對于深入揭示微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流動及傳熱傳質(zhì)機理具有重要的學術(shù)意義,并對工程上指導微型脈動熱管散熱器件的優(yōu)化設(shè)計提供有力的理論支撐。目前微米級通道內(nèi)的實驗及理論研究還非常有限�，F(xiàn)有的微型脈動熱管內(nèi)熱驅(qū)動氣液兩相脈動流動行為模式、運行特征及其流型動態(tài)演化行為的... 

【文章來源】：揚州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 脈動熱管概述
        1.2.1 脈動熱管結(jié)構(gòu)特征及工作原理
        1.2.2 脈動熱管工作特點
        1.2.3 脈動熱管運行及傳熱性能影響因素
        1.2.4 脈動熱管的應(yīng)用
    1.3 脈動熱管的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 脈動熱管可視化實驗研究
        1.3.2 脈動熱管傳熱性能實驗研究
        1.3.3 脈動熱管理論與數(shù)值模擬研究
        1.3.4 脈動熱管傳熱性能的強化方法研究
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 微型脈動熱管內(nèi)流動與傳熱特性的實驗研究
    2.1 基于深反應(yīng)離子刻蝕的矩形通道微型脈動熱管流動與傳熱芯片研制
    2.2 微型脈動熱管可視化實驗系統(tǒng)與實驗方法
        2.2.1 實驗原理
        2.2.2 實驗系統(tǒng)
    2.3 實驗工質(zhì)及充液率選擇
        2.3.1 工質(zhì)選擇
        2.3.2 充液率選擇
    2.4 微型脈動熱管可視化實驗方法和步驟
        2.4.1 微型脈動熱管充液
        2.4.2 可視化實驗步驟
    2.5 實驗數(shù)據(jù)整理及誤差分析
        2.5.1 實驗數(shù)據(jù)處理
        2.5.2 誤差分析
    2.6 實驗結(jié)果與討論
        2.6.1 微型脈動熱管內(nèi)工質(zhì)脈動運行特征
        2.6.2 微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流型及相變行為
        2.6.3 微型脈動熱管傳熱特性研究
        2.6.4 微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流動狀態(tài)及傳熱特性相圖
    2.7 本章小結(jié)
第三章 通道截面形狀對微型脈動熱管流動與傳熱性能影響的實驗研究
    3.1 基于濕法蝕刻的非矩形截面通道微型脈動熱管流動與傳熱芯片研制
    3.2 不同通道截面形狀微型脈動熱管流動與傳熱性能對比實驗方法
        3.2.1 對比實驗方法
        3.2.2 實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 不同通道截面形狀微型脈動熱管內(nèi)工質(zhì)脈動運行特征對比分析
        3.3.2 不同通道截面形狀微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流型及相變行為
        3.3.3 不同通道截面形狀微型脈動熱管傳熱性能對比分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 微型脈動熱管內(nèi)氣液兩相流動與傳熱的數(shù)值模擬
    4.1 數(shù)學建模
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 數(shù)學模型
    4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        4.2.1 啟動工況流型演化特性
        4.2.2 工質(zhì)定向穩(wěn)定運行時的流動與傳熱特性
        4.2.3 各運行工況溫度脈動特性及熱阻分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于通道結(jié)構(gòu)改進的微型脈動熱管傳熱性能強化方法研究
    5.1 周期性縮擴結(jié)構(gòu)變截面通道微型脈動熱管芯片設(shè)計與研制
    5.2 實驗系統(tǒng)與實驗方法
        5.2.1 周期性縮擴變截面通道微型脈動熱管流動與傳熱性能實驗方法
        5.2.2 實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析
    5.3 實驗結(jié)果與討論
        5.3.1 不同縮擴結(jié)構(gòu)變截面通道微型脈動熱管典型流型及其演變行為對比分析
        5.3.2 不同縮擴結(jié)構(gòu)變截面通道微型脈動熱管內(nèi)工質(zhì)脈動運行特征對比分析
        5.3.3 不同縮擴結(jié)構(gòu)變截面通道微型脈動熱管傳熱特性分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間取得的主要學術(shù)成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]等截面和變截面通道硅基微型脈動熱管傳熱特性比較[J]. 孫芹,屈健,袁建平.  化工學報. 2017(05)
[2]微槽道脈動熱管的啟動及傳熱特性[J]. 李孝軍,屈健,韓新月,王謙,劉豐.  化工學報. 2016(06)
[3]高熱流密度電子元件中熱管散熱技術(shù)的進展[J]. 郝俊嬌,潘日,周剛,張亞軍,莊儉.  化工進展. 2015(05)
[4]微型振蕩熱管非典型振蕩的實驗研究[J]. 陳婭琪,吳慧英.  工程熱物理學報. 2013(09)
[5]脈動熱管技術(shù)研究及應(yīng)用進展[J]. 屈健.  化工進展. 2013(01)
[6]MEMS微型熱管研究進展[J]. 屈健,王謙,吳慧英.  微納電子技術(shù). 2012(03)
[7]微型硅基振蕩熱管傳熱特性[J]. 屈健,吳慧英.  化工學報. 2011(11)
[8]加熱工況及傾斜角影響單環(huán)路脈動熱管穩(wěn)定運行的實驗研究[J]. 王宇,李惟毅.  中國電機工程學報. 2011(11)
[9]工質(zhì)熱物性對脈動熱管運行性能的影響[J]. 楊洪海,肖蓀,GROLLManfred.  工程熱物理學報. 2010(01)
[10]周期性變截面微通道結(jié)構(gòu)參數(shù)對流體流動和傳熱的影響[J]. 夏國棟,柴磊,楊瑞波,周明正.  化工學報. 2009(11)

博士論文
[1]脈動熱管流型的電容層析成像識別及換熱特性研究[D]. 李驚濤.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2006
[2]閉式回路脈動熱管運行性能的研究[D]. 楊洪海.東華大學 2006

碩士論文
[1]硅基平板微熱管充液率與傳熱特性研究[D]. 董明.大連理工大學 2017
[2]通道結(jié)構(gòu)對脈動熱管傳熱性能的影響研究[D]. 李楠.大連理工大學 2015
[3]板式脈動熱管傳熱性能實驗研究[D]. 李鐵駿.大連海事大學 2013
[4]基于板式脈動熱管的大功率LED冷卻實驗研究[D]. 李志.北京交通大學 2012
[5]空調(diào)用脈動熱管冷熱回收裝置的試驗研究[D]. 林天輪.東華大學 2011
[6]脈動熱管的流動可視化及傳熱特性的實驗研究[D]. 尹大燕.北京交通大學 2007



本文編號：3025187