微/微小型热管研究的现状与展望

微/微小型热管在航天器热控系统、微电子元器件散热等领域中有着广泛的应用。作者从微热管和微小型轴向槽道热管两方面综述了当前国内外关于微/微小型热管研究的现状.总结了当前该领域研究已取得的研究成果并展望了该领域的未来研究方向,希望能引起国内同行的关注。     

分形结构中流体流动及传热研究综述

分形理论于20世纪70年代被首次提出,用于描述不规则复杂结构,目前已在能源、化工、材料、地质等领域得到广泛应用,特别是分形结构中的流动与传热问题一直是国内外关注的热点课题.文中首先简单概述了分形理论,在此基础上从树状分形结构、多孔介质、仿蜂巢结构以及翅片结构等方面阐述了分形结构在流动和传热领域的国内外研究现状,重点突出了分形结构对流动换热起到强化作用这一研究主题.最后总结了分形理论在解释自然存在的分形结构具有的优越传热传质性能的优越性,同时也展望了分形理论在设计构造更加优越的散热结构方面的前景.     

微通道内液-液多相流数值模拟研究进展

液滴微流控技术在化学化工、生物医学等领域具有良好的应用前景,而微通道内的液-液多相流动则是液滴微流控技术中最常见的流动现象,深入研究其机理及其内在规律对相关装置与过程的优化设计具有重要的指导意义。本文系统地综述了研究微通道液-液多相流常用数值研究方法,回顾了连续力学方法与介观动理学方法的研究进展,详细介绍了界面追踪方法与界面捕捉方法的特点以及常用模型,讨论了多种模型的应用情况,论述并对比了不同模型的优势与限制。为进一步开展微通道液-液多相流行为规律及其内在机理的研究提供有益借鉴。微通道内多相流动涉及多种流体与界面的相互耦合,应进一步深入研究在模型简化的基础上实现更精确的界面与流体动力学行为描述。     

疏水表面的冷凝传热实验研究进展

冷凝传热作为一种高效相变传热方式,在化工、机械、制冷、发电等领域有着广阔的应用前景。对冷凝表面做疏水改性处理后可使材料表面实现珠状凝结,能有效提高其传热能力。综述了疏水表面的物理化学特性及其制备方法,分析了不同条件下疏水表面珠状冷凝的多相流动和换热特性,最后总结了疏水表面冷凝传热特点和未来的研究方向。     

喷雾冷却换热强化研究进展及影响因素

喷雾冷却是一种高效的散热手段,广泛应用于高热通量电子元器件的热管理。近年来,喷雾冷却引起了极大的关注,其换热能力得到了显著的提升。特别地,新型微纳米表面的开发极大地促进了喷雾冷却传热的发展,丰富了喷雾传热强化的机理研究。因此,本文全面系统地总结了喷雾冷却的最新研究成果,讨论了喷雾换热的强化机理,从传热表面特性,工作介质以及喷嘴参数等多个方面讨论了喷雾冷却换热的关键影响因素。最后,进一步探讨了喷雾冷却抑制Leidenfrost现象的机制,并对喷雾冷却未来研究方向进行了展望。     

矩形微通道中环状冷凝的三维数值模拟

建立了恒热流边界条件下矩形微通道中环状冷凝过程的三维模型。通过求解气相和弯月面区动量和质量方程及薄液膜厚度方程,得到了弯月面毛细半径分布、冷凝液膜厚度分布,以及传热系数和壁面温度分布。薄液膜区液膜将沿程逐渐增厚,到达一极值后再逐渐变薄。在通道截面中,薄液膜区的传热系数大于弯月面,最大局部传热系数及壁面最高温度皆位于薄液膜区和弯月面的连接处。[JP2]在冷凝起始段,通道横截面平均传热系数沿程急剧减小至一极值;在此之后的很长一段距离内,则基本保持不变;[JP]直至接近环状冷凝终点时又再次沿程减小。     

“Ω”形轴向槽道热管的流动和传热特性

建立了“Ω”形轴向槽道热管内流动和传热特性的理论模型,并计算了其最大传热能力。模型综合考虑了气-液交界面的剪切力、弯月面毛细半径变化以及接触角的作用。分析讨论了热管结构尺寸对流动特性的影响、热负荷对蒸发段端口毛细半径的影响、吸液芯结构尺寸对热管传热性能的影响,给出了气液两相压力、平均速度以及毛细半径的沿轴向分布。并且,将计算得到的不同工作温度下最大传热能力与Chi模型预测值进行了比较。同时,实验也验证了本模型的正确性。     

微型平板热管技术研究综述

微型平板热管是解决高热流密度电子器件散热的主要途径之一。凭借优越的导热性能和恒温特性,微型平板热管已成为热管技术的重要发展方向和研究热点。近年来国内外对于微型热管的研究日益深入,提出了多种新型微槽道结构。文中主要综述了微型平板热管的研究趋势,有关微槽结构改进、加工制作、管内传热传质行为的数值模拟和实验观测等方面的研究进展以及新型微热管的研制与应用情况。     

热循环载荷下BGA封装体热应力特性

构建了热循环条件下球栅阵列(ball grid array,BGA)封装体传热和应力耦合的非稳态理论模型,通过器件自身发热功率随时间变化来实现循环热载荷,研究工作过程中流场、温度场、应力场的动态变化,并采用有限元方法进行数值求解,分析了热循环载荷对器件所处物理场的影响。研究结果表明:热循环过程中,器件整体温度与方腔内自然对流强度在高温保温时间开始时刻出现峰值,在低温保温时间结束时刻出现谷值;BGA封装体最高温点均位于作为热源的芯片上,承受应力最大点位于阵列最外拐点与上下侧材料的连接部位;随着循环次数的增加,每个热循环周期中关键焊点上端点处的最大等效应力不断增加。