全固态碟片激光器的多孔泡沫热沉传热特性研究

高功率全固态碟片激光器在运行中产生的热透镜效应会引起激光器输出功率降低、光束质量退变,针对该问题本文将多孔碳化硅泡沫和毫米通道引入到全固态碟片激光器的换热热沉中,并将其应用于多冲程泵浦的全固态碟片激光器.利用有限元分析软件对其结构模型参数进行了优化,当碳化硅厚度为2 mm,孔隙率为40%,入水口压力为4 kg(0.4 MPa)时,系统理论换热系数为1.51×10^5 W/m^2·K,实验测量结果为1.45×10^5 W/m^2·K,理论和实验结果较为接近,验证了理论模型的正确性.最后利用该新型热沉搭建了基于Yb∶YAG的24冲程全固态碟片激光器实验装置,获得输出功率为393 W,波长为1030 nm的连续激光输出,光-光转换效率达到52%,光束参数乘积为5.918 mm·mrad.     

相变储热/辐射器式热沉传热特性数值模拟

本文采用焓法建立了具有传导与对流换热耦合边界相变储热装置的三维数学模型,利用整场求解法对控制方程进行了计算。计算过程中考虑了相交材料液相自然对流和空穴的影响,与实验结果进行了对比,验证了模型和程序的可靠性,并对影响相变储热器性能的因素进行了分析.     

高效微射流阵列冷却热沉传热特性

微射流阵列冷却热沉是利用射流冲击在驻点区能产生很薄的边界层来提高换热效率,本次研究设计的热沉是5层结构的模块式铜微射流阵列冷却热沉,以去离子水为工质对传热特性进行了实验研究.结果表明,采用微射流阵列冷却不仅能通过增加驻点数目来强化换热,而且能有效地降低换热表面的温差.热沉的热阻会随着泵功的增加而降低;随着泵功的不断提高,热阻变化趋于平缓.     

多孔材料传热特性的试验研究

对多孔材料在低温下的传热特性进行了试验研究,试验结果表明在填充多孔材料以后夹板表面低温维持时间明显增加,主要原因是由于多孔材料的参与改变了传热特性,且材料的密度与其传热特性有着密切的关系。在一定范围内,随着多孔材料密度的增大,其传热特性不断增强。     

蓄冰球内多孔泡沫金属对流体冻结传热影响的试验研究

通过试验比较注有相同水量的多孔泡沫金属蓄冰球与普通蓄冰球冻结传热过程的动态特性,研究了多孔泡沫金属对蓄冰球内流体冻结传热过程的影响。试验发现:两种蓄冰球中的流体工质均需达到一定过冷度后才发生相变;在相同制冷工况下,蓄冰球内多孔泡沫金属流体工质进入相变状态快,并且完成工质总相变过程的时间短。研究表明,多孔泡沫金属具有良好的动态相变换热特性,能有效强化蓄冰球内流体冻结传热。     

多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

研究采用CFD-DEM方法结合DEM耦合对流与导热的传热模型,对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示,颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速,多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积,运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程,孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大,颗粒瞬时轴向和径向速度增大,且流动主要沿轴向进行,大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低,且对单颗粒运动轨迹有显著影响。     

不同孔隙率圆形微针肋热沉流动及传热特性

本文利用CFD数值模拟软件对当量直径为200μm的不同孔隙率的叉排圆形微针肋热沉的流动和传热特性进行了数值模拟。模拟结果表明,随着雷诺数的增加,针肋尾部出现不同形态的涡。不同孔隙率的通道中,由于后排针肋的影响,针肋尾迹区的涡的形态、大小出现不同。对不同孔隙率的微针肋热沉,热流密度的变化对热沉的努塞尔数Nu的影响不同,孔隙率较小时热流密度对热沉的努塞尔数Nu影响不大,孔隙率较大时热流密度升高,热沉的努塞尔数Nu升高。     

流体横掠方形微针肋阵列热沉的传热特性

本文以去离子水为冷却工质,对流体横向冲刷方形微针肋阵列热沉的传热特性进行了实验研究.结果表明流体横掠微针肋热沉具有优越的换热特性.实验得出,冷却液的雷诺数对热沉的换热性能影响显著;总热阻随着泵功的增大而降低;对流换热热阻在总热阻中所占比例较小,流体吸热焓变热阻成为影响热沉性能的主导因素.     

含化学吸热热沉的传热实验分析研究

为了进一步验证碳与二氧化碳化学吸热反应可以大量快速地移除热量,使用耐驰STA449C热综合分析仪,采用差示扫描量热的方法来分析二氧化碳与活性碳的吸热反应过程,得到活性碳样品质量随时间的变化曲线,焓变量随温度的变化曲线,从而获得碳与二氧化碳化学吸热反应的反应焓变。同时,通过设计碳-二氧化碳喷射冷却实验,检测利用该吸热反应进行散热的实际效果,验证将该化学吸热反应应用于高热流密度和高温条件下散热的可行性。     

流体横掠圆形微针肋热沉流动与传热特性

本文以去离子水为冷却工质,对流体横掠当量直径为90～200 μm的圆形微针肋阵列热沉的流动与传热特性进行了实验研究.实验数据显示:对于叉排实验件热沉,摩擦阻力系数对雷诺数的依变关系在Re=100前后发生转变;端壁效应、高径比和布置方式对摩擦阻力系数有很大影响;努塞尔特数随雷诺数的增大显著增大,其依变关系在双对数坐标下呈现较好的线性关系.     

小尺度沟槽表面和近距离布置光面构成通道中传热特性数值研究

针对IGBT的冷却问题,通过三维数值模拟方法对一种微槽结构散热器内部的换热特性进行了研究。由于IGBT所需散热面积较大,常规微米级尺度的微槽通道在满足换热要求的同时往往需要消耗较大的泵功率,据此提出一种小尺度沟槽表面通道结构,以水为冷却剂对通道内充分发展层流流动换热特性进行了数值研究,并与平表面通道内换热特性进行对比。结果表明:新型微槽表面通道可有效增强对流换热效果,且对流换热系数随着雷诺数的增大而增大。     

肋端间隙对微针肋热沉流体流动和传热的影响

本文针对微针肋顶端间隙诱导产生的加速流对流体流动和传热的影响，采用计算流体力学（CFD）模拟与分析软件进行了三维数值模拟。模型采用有限体积法离散、SIMPLEC算法进行层流计算。模拟结果表明，不同肋端间隙对针肋内部流体流动和传热特性有重要影响。在本文的模拟条件下，定流量和定泵功下的最优无量纲间隙（肋端州隙比肋茸径）分别...     

热泄漏对平板型环路热管传热特性的影响

环路热管由于其出色的传热性能,正在成为高热流密度电子芯片散热的前沿技术。本文制作了一种以铜为外壳、水为工质的大功率平板式环路热管,并研究了热泄漏对环路热管传热特性的影响。通过降低毛细结构的等效热导可以有效降低热泄漏,使环路热管有更好的传热性能。结果显示,本文所制环路热管在传达距离为80 cm的时候,最大功率可达150 W以上,此时热阻约为0.08℃/W。最低启动功率为2 W,不存在启动困难的问题。     

构形树状小通道热沉的传热分析

建立了恒受热面温度条件下构形树状小通道热沉中层流流动和换热的三维稳态模型,进行了数值求解,给出了热沉的流动压降、温度分布和热有效性,并与蛇形通道热沉进行了比较。研究结果表明,构形树状结构有效分散了冷却流体,强化了流动换热;与蛇形通道相比,构形树状通道不仅具有压降小的优势,而且其热有效性也远高于蛇形通道。     

气隙式热开关传热特性研究

本文介绍了一种新型低温热开关的工作原理.考虑到热开关充人的气体在连续介质区和自由分子状态的传热以及肋片沿轴向的导热对热开关的传热特性进行了详细的理论分析.建立了该种热开关传热的理论模型.给出了肋片的厚度、长度、气隙宽度、外壳壁厚与导通热导之间的关系曲线以及气体压强、外壳厚度与关断热导之间的关系曲线.     

气膜冷却布置对前缘流动传热的影响

透平一级静叶前缘是高温燃气滞止的区域,承受着整个叶片最高的热负荷,是极为重要的冷却部位。本文首先通过压力敏感漆实验得到了前缘在不同布置、吹风比、密度比情况下的绝热气膜冷却有效度分布,结合数值所给出的详细流场和传热信息,深入剖析了前缘气膜冷却的流动传热机制。     

多孔表面几何因素对沸腾传热的影响

本文研究了不同多孔表面的沸腾传热特性.实验说明多孔表面的孔径有较大影响并存在最佳值.对槽内毛细液膜进行了理论分析。 利用多孔表面强化沸腾传热受到广泛的重视.Nakayama等提出了矩形槽道覆盖以多孔板的结构.槽道覆盖以多孔金属网作为热管的毛细芯已有较多的应用.然而槽的几何形状和覆盖层的开口尺寸的影响有待进一步深入的研究.     

多孔介质结构对燃烧室内流场和喷雾特性影响的数值研究

以多孔介质发动机为背景,用数值模拟方法考察气缸内加入多孔介质蓄热体后对燃烧室内湍流流场及混合气形成的影响.计算基于Antohe和Lage的适用于多孔介质的κ-ε模型,其中引入了Darcy项和Forchheimer项.建立了一种可描述多孔介质随机结构的简化模型.针对燃油喷雾在不同结构多孔介质内的流场进行了数值计算.计算表明,多孔介质结构对燃烧室内燃油液滴的蒸发和混合气的形成过程具有重要的影响.