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随着微电子机械系统的迅猛发展,设备集成化的同时也引起了人们对电子设备散热问题的思考,微通道散热结构作为一种结构紧凑、换热稳定的高效换热部件,其流动特性和换热特性的研究吸引了众多研究人员的目光。其中大部分研究人员对刻蚀微/小通道的流动换热特性做了大量的研究,而对于利用热挤压技术制作的具有抗压能力强、换热性能优良、造价低的微小矩形多通道铝扁管的研究却较为缺乏。由此出发本文以微/小多通道铝扁管为研究对象,对矩形通道内的单相强迫对流换热流动和热复合入口段进行了初步的实验研究和数值模拟,得出以下几个结论: 首先对5种不同尺寸的微/小尺度多通道进行流动阻力实验,分析摩擦阻力系数随雷诺数的变化情况,并将实验结果与常规通道经典关联式进行对比分析,发现在层流区,常规通道关联式能较为准确的预测微/小通道的流动;流动未充分发展段的转捩变化不明显;通道水力直径越大,长宽比越小,则流动摩擦阻力系数越大。 其次对3#多孔通道铝扁管进行换热特性实验,主要从单双面分别加热对比实验、不同接触介质对比实验、不同加热热流密度对比实验三个方面进行换热特性分析,实验结果显示:(1)单面加热换热能力优于双面加热,雷诺数越低,单面加热效果越好,但是随着雷诺数的增加,双面加热下的Nu值增长幅度明显高于单面加热。(2)接触热阻对微通道换热的影响不能忽略,良好的导热介质能有效减小接触热阻,并极大的降低加热面温度。实验数据表明,采用钎焊连接与填充导热硅脂相比,可使加热件表面温度降低10℃。(3)当Re<1000时,随着热流密度的增加,Nu明显降低,流体粘性变化对流体对流换热的影响不能忽略。 然后对结构尺寸引起的微/小多通道换热特性的变化进行了实验对比研究,实验结果显示在多孔微/小通道流动换热复合发展段高宽比α对微/小通道对流换热能力具有较为明显的影响,高宽比α越高,发展段对流换热能力越强,然而随着雷诺数的增加,高宽比的影响降低。另外尺度效应的存在,提高了微通道的流动换热能力,随着雷诺数的增加,尺度效应越显著。 最后以1#和5#微/小多通道扁管为例进行FLUENT数值模拟,结果显示Spalart-Allamaras湍流模型适用于本文研究的微/小多通道流动换热,在工程误差允许范围内,实验结果与模拟结果相差15%以内,另外对微/小多通道在流动换热过程中温度和流速的变化情况进行了数值模拟研究,并利用实验结果验证了理论模型的正确性。