隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,電子設(shè)備的尺寸逐漸減小且集成度日益增大,這導(dǎo)致了單位尺寸下的熱流密度急劇提升,因而微電子系統(tǒng)的散熱問題越來越突出,設(shè)計(jì)研制傳熱效率更高、結(jié)構(gòu)更加合理的微通道換熱器以提高微尺度下的傳熱性能具有重要意義。本文選取微通道換熱器中的最小流動(dòng)單元,以單個(gè)微通道為研究對象,基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè),采用變物性參數(shù)設(shè)置,通過數(shù)值模擬方法對不同截面形狀的平直矩形微通道和不同凹槽結(jié)構(gòu)的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱問題進(jìn)行研究,為微通道換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。針對去離子水在不同截面形狀的硅基矩形微通道內(nèi)的流動(dòng)傳熱問題,建立了三維模型并進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn),增大通道入口流速,傳熱性能和綜合性能提升,傳熱面溫度降低,但微通道流動(dòng)阻力顯著增大。在截面高寬比相同的情況下,隨著通道截面水力直徑的增加,流動(dòng)阻力減小,傳熱性能下降,微通道的綜合性能提升。在不同限制條件下增大通道截面高寬比,微通道內(nèi)流動(dòng)阻力變化趨勢不同,但均提升微通道傳熱性能,改善通道內(nèi)溫度分布的均勻性,有效提升對傳熱面的冷卻效果。當(dāng)截面寬度保持一定時(shí),在截面高寬比大于2后繼續(xù)增大高寬比,溫度分布均勻性和對傳熱面冷卻效果的提升幅度明顯減小,...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微通道單相流動(dòng)傳熱特性研究
        1.2.2 微通道散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    1.3 本文的研究工作
第二章 微通道流動(dòng)傳熱模型的構(gòu)建
    2.1 微尺度流動(dòng)傳熱簡介
    2.2 物理模型
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 微通道劃分
        2.3.2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè)
        2.3.3 物性參數(shù)設(shè)置
        2.3.4 控制方程和邊界條件
    2.4 數(shù)值計(jì)算方法及模型驗(yàn)證
        2.4.1 數(shù)值計(jì)算方法
        2.4.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        2.4.3 數(shù)值模型可靠性驗(yàn)證
    2.5 微通道流動(dòng)傳熱性能評價(jià)
        2.5.1 壓降及摩擦阻力系數(shù)
        2.5.2 對流換熱系數(shù)及努塞爾數(shù)
        2.5.3 摩擦因子、傳熱因子及評價(jià)因子
    2.6 本章小結(jié)
第三章 不同截面結(jié)構(gòu)的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
    3.1 矩形微通道截面結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)設(shè)置
    3.2 不同截面結(jié)構(gòu)的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)特性研究
        3.2.1 通道水力直徑對流動(dòng)特性影響
        3.2.2 截面高寬比對流動(dòng)特性影響
    3.3 不同截面結(jié)構(gòu)的矩形微通道內(nèi)傳熱特性研究
        3.3.1 通道水力直徑對傳熱特性影響
        3.3.2 截面高寬比對傳熱特性影響
    3.4 不同截面結(jié)構(gòu)的矩形微通道綜合性能評價(jià)
        3.4.1 通道水力直徑對微通道綜合性能影響
        3.4.2 截面高寬比對微通道綜合性能影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 不同凹槽結(jié)構(gòu)的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
    4.1 凹槽式矩形微通道結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)設(shè)置
    4.2 不同凹槽深度的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
        4.2.1 凹槽深度對流動(dòng)特性影響
        4.2.2 凹槽深度對傳熱特性影響
        4.2.3 凹槽深度對微通道綜合性能影響
    4.3 不同凹槽寬度的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
        4.3.1 凹槽寬度對流動(dòng)特性影響
        4.3.2 凹槽寬度對傳熱特性影響
        4.3.3 凹槽寬度對微通道綜合性能影響
    4.4 不同凹槽間距的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
        4.4.1 凹槽間距對流動(dòng)特性影響
        4.4.2 凹槽間距對傳熱特性影響
        4.4.3 凹槽間距對微通道綜合性能影響
    4.5 不同凹槽數(shù)量的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
        4.5.1 凹槽數(shù)量對流動(dòng)特性影響
        4.5.2 凹槽數(shù)量對傳熱特性影響
        4.5.3 凹槽數(shù)量對微通道綜合性能影響
    4.6 不同凹槽布置方式的矩形微通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性研究
        4.6.1 凹槽布置方式對流動(dòng)特性影響
        4.6.2 凹槽布置方式對傳熱特性影響
        4.6.3 凹槽布置方式對微通道綜合性能影響
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    5.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3832436