新型多孔铜微通道散热器研制

为进一步提高微通道散热器的散热性能,降低生产成本,提出一种新型多孔铜微通道散热器。以台式工作站作为散热器散热性能测试平台,研究驱动电机不同转速下的多孔铜微通道散热器的散热性能。结果表明,多孔铜材料的孔径和孔隙率分别为380μm、37.7%时,可获得多孔铜微通道散热器的最佳散热性能;采用中间进两端出的多孔铜微通道散热器的散热性能显著高于单进单出的多孔铜微通道散热器,且已达到市售高端微通道散热器的散热能力。     

带射流微小通道热沉的数值模拟及优化

本文对射流与微小通道结合的高热流密度热沉的性能进行了数值模拟。为比较不同结构尺寸的热沉性能,发展了一种同定流体泵功耗比较热源面温度的分析和优化方法,利用该方法对通道深度、喷口深度和通道宽度的影响规律进行了模拟分析和优化,结果表明这种热沉结构存在最优尺寸,最优尺寸和泵功有关。同时模拟结果也表明该热沉具有良好的散热性能,热...     

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。     

封闭腔体内水和钠钾合金热驱动换热数值分析

本文以一种涡轮叶片新型超级冷却技术机理为研究背景,用数值方法研究了以水和钠钾合金为热驱动介质的微小密闭通道的流动换热特性,分析了热流密度、冷气速度和转速对换热的影响规律.结果表明:在本文研究参数范围内,通道内两种热驱动介质的换热特性具有相同的变化规律;在相同工况条件下,采用钠钾合金为热驱动介质可以得到更好的热驱动换热效果.     

FC-72在竖直壁面上及微小三角型通道内的沸腾传热

本文对浸在FC-72液池中的竖直壁面及两个微小三角形通道进行了沸腾实验研究,考虑了管道尺寸对沸腾传热特性的影响。两个微小三角形通道的边长分别为1.5和2.5 mm,水力直径分别为0.87和1.44 mm,长度50 mm,采用铜块上开V型沟槽,再覆盖上透明的玻璃片构成。热流密度由贴在铜块背后的膜状加热器提供。实验得到了沸腾曲线和传热系数,并用DV摄影机拍摄到了沸腾状况。实验结果显示,管道尺寸对沸腾传热特性有显著的影响,CHF值随通道尺寸的减小而减小,小通道在低热流密度时传热系数较大。     

压电风扇激励下柱鳍热沉传热实验

对置于矩形通道流中的柱鳍热沉在压电风扇激励下的传热特性进行了实验研究,重点分析了通道气流流动雷诺数Re、压电风扇驱动电压U对热沉换热特性的影响。研究结果表明,通道流中压电风扇的激励能够改善柱鳍热沉的传热特性。相对于单纯的通道流,当压电风扇驱动电压为250 V时,在通道流雷诺数小于5300下,压电风扇激励可以提升柱鳍热沉表面换热能力20%以上;在通道流雷诺数介于7100和8800时,压电风扇激励可以提升柱鳍热沉表面换热能力12%左右。     

大功率AlGaInP红光LED散热基板热分析

采用有限体积数值模拟、瞬态热阻测试方法以及热沉温度一峰值波长变化的关系,对三种散热基板上大功率AIGaInP红光发光二极管(LED)进行热特性分析.三种LED采用相同型号、规格,散热基板,区别在于散热通道以及材料.测量样品的瞬态温度响应曲线,基于结构函数理论模型对温度响应曲线进行数学处理,得出包含热阻与热容的结构函数,区分出样品内部热流通道上各个区域的热阻与热容,进而发现散热瓶颈区域.测试样品在不同热沉温度下的电致发光光谱,通过热沉温度一峰值波长系数为区别样品散热性能提供定性判断依据.通过模拟与测试结果比较,为优化陶瓷基板内部散热结构,设计最佳的散热模型提供重要参考依据.     

多孔肋微通道相变微胶囊悬浮液的传热分析

为了提高微通道热沉的水力性能和热力性能,采用等效比热容法对相变微胶囊悬浮液在固体肋和多孔肋微通道热沉内的流动与传热特性进行研究。结果表明：多孔肋可以使微通道热沉的压降显著降低,对热阻的影响随微通道内冷却剂流动距离变化。相变微胶囊悬浮液相变吸收潜热可以减小微通道热沉的热阻,但是粘度增大使得压降增大。多孔肋和相变微胶囊悬浮液都能提高微通道热沉的综合性能,相变微胶囊悬浮液在多孔肋微通道热沉中比水在固体肋微通道热沉中的综合性能提高了14%。     

高功率二极管激光器喷雾冷却实验研究

通过以液氨为制冷工质的开式喷雾冷却系统,在相同实验条件下研究了二极管激光器(DL)热沉喷雾表面分别为光滑表面、均匀密排微孔、深孔和多孔表面结构时的冷却效果,实验结果表明:在热流密度达到300W/cm2时,冷却表面温度均保持在28℃以内,适用于高热流密度下的DL热管理问题;喷雾表面均布微结构能显著强化喷雾冷却性能,当采用均匀密排多孔表面时,散热功率达511.5 W/cm2,对流传热系数为346 701.1W/(m2·℃),传热系数较光滑表面时提高了83.9%。     

煤油热沉与热裂解反应特性的试验研究

本文设计了一种煤油热裂解反应特性与热沉测量试验系统,利用该试验系统和原始标定法的热损测量方法,测量出了在亚临界和超临界压力下煤油热裂解反应的热沉大小,并进行了热裂解反应主要分解产物成分含量的测定与分析。结果表明：壁温随热流密度增加而增加;在相同燃油温度条件下,压力增大,热沉降低;裂解反应气体的浓度变化主要受到燃油温度和...     

离心力场流体热驱动液晶显现试验研究

在强离心力场下构造出封闭微小循环通道,可以通过封闭通道特征尺寸的微小化来强化换热,同时利用流体的高热驱动力来克服尺寸微小化带来的阻力增加,不需要任何辅助动力装置,因此结构简单、强化换热效果佳。本文利用热色液晶技术,首次通过温度场显现试验,研究了离心力场下封闭微小通道内氟利昂R12的热驱动运动。结果表明同传统的热电偶测温相比,热色液晶技术作为一种新的测量方法,可以更准确地表示出整个温度场的分布规律。     

基于结构性能连续性原理的多股流换热器通道排列优化

本文依据多股流换热器的通道排列的结构性能连续性原理,分别对四股流13通道和17通道空分用多股流换热器的结构性能连续性序列进行了生成.与此同时,将所有这些基于微小变化下的通道排列方式进行换热器的热计算.从得到的计算结果看到,各种微小通道排列布置差异的换热器对应的性能变化也是微小连续的,并且呈现出区域连续性,因此可以采用模拟退火算法进行进一步的多股流换热器通道排列的优化布置.     

微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性

本文研究了流最为50.1～880.5 kgm-2s-1,干度为0.01～0.25范围内微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性.热沉基材为一块长宽厚为50 min×30 mm×4 mm的不锈钢板,钢板上加工有宽1.0 mm,深2.0 mm的9个通道.实验结果表明在定热流密度条件下,热沉表面温度分布很不均匀,这主要是由微通道内...     

影响HL-2M 偏滤器靶板冷却性能的结构参数研究

在石墨瓦和热沉板可达到的最高温度的优化目标下,基于热传导和对流换热方程,利用CFX软件采用单一参数分析的方法对HL-2M偏滤器石墨瓦厚度、热沉板内管道中心位置、管道直径、石墨瓦与热沉板接触热阻等关键结构设计变量进行了数值仿真及分析。研究结果表明：石墨瓦厚度为25mm时,HL-2M偏滤器冷却性能最佳;热沉板内管道中心离靶板表面越远,其热交换性能越差,且近似呈线性关系;热沉板内管道直径增大,对偏滤器冷却性能略有提高;石墨瓦与热沉板之间传热系数越大,偏滤器冷却性能有所改善,但对热沉板的热冲击越大。     

双层微通道热沉关键参数的优化

相比于单层热沉,双层热沉显著改善芯片温度均匀性.本文建立了双层热沉的三维流固耦合模型,采用参数递进优化法,对硅基水冷双层热沉的几何结构(流道数N、下层流道高度H_(c1)、上层流道高度H_(c2)和肋条宽度W_r)及上下两层通道的流速比t进行了优化研究.结果表明,在泵功0.2 W和热流密度100 W·cm~(-2)时,最佳的双层热沉结构和通道流速比分别为:N_(opt)=70,H_(c1,opt)=200μm,H_(c2,opt)=650μm,W_(r,opt)=71.48μm和t_(opt)=1.85,相比于同样操作条件和几何参数的单层热沉,热阻降低了11.3%,热沉的最大温差从单层热沉的4.6 K降低到0.5 K,显著改善了热沉的温度均匀性.     

大功率半导体激光器叠层无氧铜微通道热沉

建立了叠层无氧铜微通道热沉的散热模型,通过理论计算和近似分析,优化了微通道热沉的结构参数;在t=200μm, ωc=60μm, ωf=100μm,p=2. 02×106 Pa时,可获得最小热沉热阻Rthm =4. 205×10-3 K·cm2 /W。根据优化结果,考虑微通道取向对液压降的影响,设计了一种新型大功率半导体激光器叠阵用五层结构叠层无氧铜微通道热沉,并结合实际工艺制备了无氧铜微通道热沉。在实际工作中,优化结果往往要跟实际工艺相结合,如优化所得的水压降为 2 02×106 Pa,这在实际工艺中较难实现。但在热沉实际工作的水压降条件下,热阻为 4. 982×10-3 K·cm2 /W,它能满足高功率激光器叠阵的需要。     

多孔金属布置对热沉传热特性影响的数值研究

本文基于传统微通道热沉的物理模型,建立了完全填充、三角形填充、梯形填充、渐扩梯形填充及底层填充5种不同几何布置形态的多孔金属微通道热沉的数值模型。在层流流动的范围内,对不同布置形态多孔金属微通道热沉的阻力系数、平均Nu数、热阻、有效温控系数及能效因子等相关参数进行了数值研究,并应用场协同原理对多孔金属强化微通道的换热性能进行了分析。结果表明:微通道热沉中填充多孔金属后可显著改善速度场与温度场之间的协同性,填充不同多孔金属布置形态的微通道热沉可使平均协同角减小9.6°~23.2°左右;5种不同多孔金属布置形态的热沉中,完全填充热沉的热阻最小,冷却效果最好;等泵功情况下,当Re数大于150时,完全填充和梯形填充热沉的综合换热性能均优于传统微通道。     

冲击冷却对燃气轮机尾缘双流程内冷通道传热和压损的影响

燃机内部冷却的目标是采用更小的流量和压力损失实现通道对流传热系数的提高,并利用均匀的冷却减小热应力。本文采用数值模拟手段,研究了局部冲击冷却对带侧向出流的尾缘双流程通道传热和压损的影响。研究表明:动叶尾缘通道由于侧向出流,在页顶出现一个显著的大回流涡,当地传热系数低,易造成叶片局部温度和热应力偏高。通过在U型通道的隔板布置冲击子孔,可以有效地减小通道中分离涡的影响,提高通道末端的传热,并在对通道平均传热系数影响不大的前提下,显著降低通道阻力。使射流与靶面尽量垂直有助于达到最好的冷却效果。     

用于CEPC探测器超导磁体的小型氦虹吸回路实验研究

在环形正负电子对撞机(CEPC)大型探测器超导磁体拟采用低温虹吸冷却系统的预研背景下,搭建了氦低温虹吸冷却回路实验平台,进行了气-液两相自然循环传热传质特性实验研究。实验测量了不同充装量下,压力、温度随热流量的变化规律,计算了实验段的表面传热系数。研究表明,充装率对热虹吸冷却循环具有重要影响,在40%55%合适的充装率下能够保证该系统的正常运行;另外实验段不同位置的表面传热系数不同,烧干先在上端发生,然后逐渐向下端发展。     

纳米流体微通道流动换热数值模拟研究

采用计算流体动力学方法,对两种不同浓度的水-Al2O3纳米流体以及五种不同高宽比的微通道热沉的流动换热特性开展了数值模拟研究.结果 表明,提高纳米颗粒体积分数可降低流固换热面的平均温度,从而提升纳米流体的换热能力,但同时也会显著提升系统的泵功率;通过改变微通道高宽比可有效提升热沉的换热能力,增大高宽比能够有效降低热沉受热面平均温度,且不会使得流动阻力损失显著增加;在所研究的参数范围内,微通道热沉高宽比存在最优值,当高宽比超过30时,换热系数不随高宽比增加而进一步提高.