【摘 要】
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随着各种电力电子器件散热量需求的不断提升,传统的空冷式散热技术已经无法满足要求,泵驱动液冷技术已经成为解决高热流密度冷却的不二选择,其中液体射流冲击冷却技术由于散热能力强、适用性好,具有广阔的应用前景。本文搭建了两相循环射流冷却实验环路,针对10 mm×20 mm的换热面,设计加工了单侧开槽出口和回流孔出口两种流体回收方式的多孔射流可视化测试段,并加工了光滑表面和针肋强化结构表面两种换热面,以HF
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随着各种电力电子器件散热量需求的不断提升,传统的空冷式散热技术已经无法满足要求,泵驱动液冷技术已经成为解决高热流密度冷却的不二选择,其中液体射流冲击冷却技术由于散热能力强、适用性好,具有广阔的应用前景。本文搭建了两相循环射流冷却实验环路,针对10 mm×20 mm的换热面,设计加工了单侧开槽出口和回流孔出口两种流体回收方式的多孔射流可视化测试段,并加工了光滑表面和针肋强化结构表面两种换热面,以HFE7000为冷却工质,利用高速CCD记录的可视化图片,在不同流量和射流方向条件下,对测试段内部的沸腾换热机理进行了研究;另外,针对40 mm×40 mm的实际换热面散热需求,设计并优化了一种一体化单侧出口多孔射流蒸发器,并对其实际应用可能面对的变流量、变加热量、变放置方向及串联使用等工况进行了研究。研究结果表明:（1）增大流量,单相段换热系数增大,两相换热段,相变ONB被推迟,换热极限和CHF被大大提高。在核态沸腾发展段,流量对换热系数的影响较小,但当流量增幅较大时,会造成相变程度的降低,从而削弱相同热流密度条件下的换热系数;（2）回流孔出口的多孔射流换热时,回流孔正下方区域的对冲区,对应换热能力最差,相变后此区域将率先产生气泡,气泡积聚现象明显;单侧出口的多孔射流换热时,上游区域换热主要依靠射流冲击,而下游区域横流速度较大,换热主要依靠横流,上游区域气泡积聚不易排出,换热能力较差,下游区域,湍流度较大,气泡极难积聚,换热能力较强。（3）两种出口布置方式的多孔射流,平均换热性能相差较小,但回流孔出口多孔射流明显具有更高的CHF或换热极限;换热性能均匀性方面,回流孔出口的多孔射流优于单侧出口的多孔射流,增大流量,单侧出口多孔射流均匀性降低,而回流孔出口的多孔射流则趋于均匀;回流孔出口的多孔射流由于射流分配腔和回收腔结构较为复杂,因此其整体压降较大,且流量越大,其与单侧出口射流的压降差距越明显。（4）针肋强化结构表面极大的提高了多孔射流单相段和沸腾换热段的换热系数,但由于其内部换热强化主要依靠肋片增加的换热面和汽化核心,因此出口方式对换热性能的影响变弱;（5）放置方向对换热系数的影响较弱,但对换热均匀性有一定的影响,当气泡容易排出射流腔,如射流向下和横流向上放置时,其表面均温性最好;（6）两射流蒸发器首尾相接串联使用时,由于入口温度不同,后一个蒸发器内部率先发生相变,且相变程度更深,极限换热能力更差。
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