用于高功率半导体激光器列阵散热的微通道热沉的研制

理论分析了微通道热沉的热阻的组成,采用微机械加工技术和铜直接粘接技术(DBC)制作了冷却大功率半导体激光器列阵的5层结构的无氧铜微通道热沉;通过测试,用其封装的808 nm线阵二极管激光器准连续输出功率达38.5 W,无氧铜微通道热沉热阻为0.645℃/W,热沉的表面温度均匀性好,能有效散热,满足散热要求.     

微柱体对微通道热沉综合性能影响的数值分析

为强化微通道热沉的传热性能,设计一种内置微柱体的微通道热沉,并采用数值方法研究微柱体对微通道热沉内流体流动、传热及综合性能的影响。分析了进口雷诺数、微柱体的错位量对内置微柱体微通道热沉(微柱通道)的压降、热阻和努塞尔数的影响,并与光滑微通道热沉(光滑通道)进行对比。采用热阻与泵功的关系、熵产原则及性能评价准则对微通道热沉的综合性能进行评价。结果表明,微柱通道压降和努塞尔数随雷诺数增大而增大,热阻反而减小;在研究的雷诺数范围内,微柱通道压降比光滑通道的平均高84.3%,热阻平均低27.8%,而努塞尔数平均高54.5%;有错位量的微柱通道热阻比无错位量的平均低8.9%,而努塞尔数平均高12.6%;微柱通道综合性能优于光滑通道,且有错位量的微柱通道更优。     

分-合式微通道流动传热性能数值模拟

针对矩形微通道进出口压降大、温度分布不均匀，以及分形微通道受到分形维数和分支数限制适用范围较窄的问题，结合矩形微通道和分形微通道的优势设计一种分-合式微通道散热器。使用Fluent软件对散热过程进行数值模拟，研究微通道内分支倾斜角度变化对流动和传热性能的影响。结果表明，在100 W/cm²的热流密度下，Re为970、分支倾斜角度为90°时，分-合式微通道平均温度降低了11.9 K,最高温度降低了14.2 K,Nu增加了85.7%,整体传热性能(PEC)也最佳，达到1.44。分支的引入可以增加微通道内部换热面积，同时形成新的边界层，在分支内侧产生漩涡，有效提高了微通道散热器的传热性能，为微通道的优化设计提供了新的理论依据。     

基于热阻网络模型的铜基微通道热沉设计优化

研究表明微通道的截面形状、尺寸以及数量显著影响流体在通道中的传热性能。基于热阻网络模型和计算流体力学(CFD,computational fluid dynamics)模拟,对适用于流动沸腾散热的铜基微通道设计进行了热性能分析。根据实验和模拟计算结果,在确保微通道内热边界层发展区满足恒定壁温条件下,8个平行的尺寸为200μm高,800μm宽,10 mm长的铜基微通道阵列即可满足一般的流动沸腾应用所需要的对流散热量(如6 kW/m~2)。该微通道热沉设计可以在30 min内达到稳定,也可以在相对较短的时间内将目标系统维持在稳定的合理工作温度。此外,实验结果表明在微通道入口处的流体冲击流动可以提高微通道壁面与工作流体之间的对流换热系数,并且在很大程度上降低了壁温。     

联箱形式对微通道热沉流动与传热性能的影响

建立了微通道热沉的三维数值模型,同时求解流体Navier-Stockes方程、能量方程和固体区域的导热方程,模型计算结果与文献报道实验数据吻合较好.设计了新型的微通道热沉,采用本文模型对其性能进行分析计算.通过在联箱内加入隔板,设计了1-6弯头新型联箱微通道热沉,通过提高每程流速和引入交替顺逆流动,降低微通道热沉的热阻并提高其均温特性,并与直通型和Z型联箱设计比较.在8种联箱设计中,蛇形弯头联箱的热阻和均温特性均优于Z型和直通联箱,即便增大Z型和直通联箱制冷剂供液泵功,其热阻和均温性也很难达到低泵功下蛇形弯头联箱的性能.蛇形弯头数大于4时,底部中心线温度分布曲线基本重合,再增大弯头数,对降低热阻和提高均温性均无明显贡献,同时会增加额外的泵功.     

纳米流体微通道热沉的性能强化

基于对纳米流体热导率及黏度公式的筛选,本文发展了纳米流体微通道热沉的三维流固耦合模型,分析了热沉结构、纳米颗粒种类、粒径、体积分数及基液种类等关键参数对热沉性能的影响.结果表明:(1)纳米颗粒随机运动引起的附加热耗散强化了纳米流体的对流换热,显著提高了热沉的冷却性能;(2)纳米流体的强化作用依赖于热沉结构,且依赖关系不同于纯流体,需对纳米流体作为冷却剂的热沉结构进行优化;(3)颗粒体积分数增加,热沉热阻降低,但压降升高,综合考虑热阻和压降,最佳的冷却剂为0.5%体积分数的水基Al2O3纳米流体,相对于纯水,其使热阻降低了10.1%,压降仅增加0.38%;(4)颗粒粒径对热阻影响较小,考虑纳米流体稳定性,推荐使用小粒径的纳米颗粒;(5)Al2O3纳米颗粒优于TiO2,CuO最差,最优的基液为水,依次为乙二醇和机油.     

氨喷雾相变冷却换热面温度分布特性

以液氨为冷却工质,针对大功率激光器350 W/cm2以上散热需求进行喷雾冷却换热实验,研究了不同流量下冷却表面散热特性以及温度分布规律。实验结果表明：在加热功率和喷淋高度不变时,进口流量较大,冷却表面处于无沸腾换热,主要以强迫对流换热为主,换热表面温度低且分布均匀;流量为0.461 L/min时,热流密度可达388 W/cm2,热沉表面温度仅有2.6 ℃,温度偏差为±1.1 ℃;随着进口流量减小,热流密度增加,换热形式由强迫对流换热逐渐过渡到沸腾换热,从而导致热沉表面温度分布均匀性降低。     

功率器件金刚石薄膜用热沉的传热模型及模拟

目的 对金刚石薄膜在改善电力电子器件热特性的应用进行初步的探索.方法 将金刚石薄膜用于电力电子器件(横向二极管)的热沉,建立横向二极管的导热模型,采用Microso:ft VisualBasie 6.0程序设计语言对导热模型进行计算机模拟仿真.结果 当金刚石薄膜的厚度达到约50μm以上时,所获得的散热效果较显著,但并不是随着金刚石薄膜厚度的增加,器件的温度随之线性降低,当h>100 pan以后,温度降低变缓.结论 金刚石薄膜作为电力电子器件的导热层能明显地降低器件的温升.     

18650锂离子电池组液冷散热仿真研究

针对动力电池组散热效果不佳的问题,以18650锂电池为研究对象,设计了一种直线形液冷管道的散热结构,利用COMSOL软件对所设计的散热结构进行温度场模拟,分析了冷却液雷诺数、冷却液初始温度、通道数量、冷却液流向对电池组散热性能的影响。可知,冷却液的初始温度与放电结束时电池组温度呈正相关;散热效果不会随着冷却液雷诺数的持续增加而提升,雷诺数增大至350时,最高温度稳定在302.3 K;通道数量和冷却液流向对散热性能有一定影响,Re=50时,三通道的电池组最高温度比一通道下降0.69 K,而温差下降了2.09 K。因此合理的优化冷却流道数量和冷却液流向会使散热更均匀。     

人工关节材料表面仿生树状分叉网络的润滑研究

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性，研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同，分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树状网络织构分别制备成织构率为10%、15%、20%的3种试样。通过试验，评价了树状网络的液体铺展流动性和摩擦学性能，结果发现：3种织构表面均可以降低瞬时接触角和实现液体完全铺展，并具有较好的减摩性能；Y型网络织构具有最好的液体铺展流动性能，2μL的液体在10%织构率时瞬时接触角为23.37°,仅0.95 s可以完全铺展；T型网络织构在15%织构率时摩擦系数仅为0.077,较原始表面降低了38%。研究内容对人工关节自润滑减摩设计具有重要参考意义。     

对用混合法测固体比热容实验方法的改进

在该实验中,由于对加热方法进行了改进,从而减少了高温物体转移到低温物体的过程中,与外界冷空气直接接触的时间,使“热损失”大为减少.测量精度比改进前提高了几十倍,而且设备简单,操作方便.     

热漏对混合热阻条件下卡诺热机性能的影响

在混合热阻条件下和卡诺热机性能分析的基础上，进一步研究热漏对循环的影响，导出了有热漏时，混合热阻条件下的卡诺热机的输出功率与效率的关系．     

扁管散热水箱最佳管内水流量的探讨

对轿车散热水箱中圆、扁两种形状的管子进行了热性能试验并取得数据,在传热,风阻和水阻的综合特性上作了比较,评价管子形状对传热和功耗的影响,得出扁管散热水箱的最佳管内水流量为１．１４ｋｇ／ｓ,此时水阻为４８６４５Ｐａ。指出选用扁管作为散热管,既具有强化传热的优点,又可降低管内水流量。     

Selection of Heat Recovery Ventilators in Different Climate Zones of China

Considering four different climate zones in China, an investigation on the choice of heat recovery ventilator for the buildings with little moisture emissions is carried out. The annual composition of energy consumption of air intake for per unitary air ventilation flow rate is evaluated by employing the testing data of climatic parameters in eight selected cities. The analysis shows that the total heat recovery is suitable in a controlled ventilation system with air humidity controlled during heating period of all the climates. For the building without air humidity controlled in winter, the sensible heat recovery ventilators can be used in severe cold and cold regions, and total heat recovery systems are more suitable for energy saving in hot summer and cold winter and hot summer and warm winter regions.     

桑塔纳轿车散热水箱管内外传热特性的分析研究

本文对上海桑塔纳轿车用散热水箱的传热性能进行试验，依据实测数据，将管外横掠管簇的对流换热系数从传热系数中分离出来，并整理成无量纲准则式，为优化设计提供参考依据．此外，对管内外的传热特性、阻力特性进行分析，验证了目前考核散热水箱热性能指标的合理性．     

75kW微型燃气轮机回热器传热性能试验

研究等流量法在高温回热器试验台上的应用．用等流量法(修正的等雷诺数方法)对75kW回热器进行传热性能试验，并进行传热数据分析．从总传热系数K中分离两侧的表面传热系数h，获得了有工程应用价值的Nu-Re准则关系式．     

分离式热管蒸发段传热特性的试验研究

在研究分离式热管蒸发段流特性的基础上，对其传热特性进行了试验研究，获得了一些重要的结论。文中着重分析了核态沸腾传热区及飞溅降膜传热区的传热原理；根据试验数据回归整理了相应的换换系数无量纲准则关系式，计算值与试验数据吻合相当好；分别与大空间池沸腾传热和整体式热虹吸管热管蒸发段降膜区传热进行了比较，其结果为分离式热管的研究及工程应用提供了理论的依据。     

太阳能热水器吸热效应与结构参数的关系

研究太阳能热水器水管长度（Ｈ）、内半径（Ｒ）和水流速度（Ｖ）间的相互依赖关系．对管内水流过程中的吸热积累效应，提出最佳选择方案及其理论依据．通过计算，求得太阳能热水器在气温不变的单位时间内，吸收热辐射的总能量为一常数     

大型铸件凝固计算中的潜热处理方法

以大型铸件凝固计算为背景，对目前广泛采用的等效比热法进行了分 析；指出了其应用的范围和局限性；提出了可以减少以至消除凝固潜热热源 计算偏差，进而提高计算精度的修改的等效比热法和热源迭代法。后者更适 于对大型铸件的凝固计算。     

热泵技术发展趋势探讨

在概述热泵技术的分类及发展趋势的基础上,阐述了土壤热泵技术的优势.