【摘 要】
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随着科学技术的发展,电子器件向着微型化、规模化的方向发展。但是由于微型电子器件具有较高的热流密度,传统冷却方式已经满足不了散热需求。而微通道散热器因单位体积小、换热量大、换热速度快,因此被认为是今后热量交换的最佳选择之一。本文设计并搭建了微通道流动换热实验平台,设计了微通道实验段模块,在此基础上针对矩形凹槽结构微通道开展了实验研究,结果表明:矩形凹槽微通道在相同流速下,压降随着凹槽深度的增大而升高
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随着科学技术的发展,电子器件向着微型化、规模化的方向发展。但是由于微型电子器件具有较高的热流密度,传统冷却方式已经满足不了散热需求。而微通道散热器因单位体积小、换热量大、换热速度快,因此被认为是今后热量交换的最佳选择之一。本文设计并搭建了微通道流动换热实验平台,设计了微通道实验段模块,在此基础上针对矩形凹槽结构微通道开展了实验研究,结果表明:矩形凹槽微通道在相同流速下,压降随着凹槽深度的增大而升高,进出口的温差随着凹槽深度的增大而降低。利用计算流体动力学方法,建立了微通道内单相流体流动与换热的数值模拟模型,并通过实验验证了文中数值模拟模型的有效性。基于该数值模拟模型,对矩形凹槽微通道开展其流动与换热特性的数值研究及结构优化,发现矩形凹槽结构为T=0.8mm、Wt=0.03mm时具有最佳的综合性能。基于综合性能最优的矩形凹槽微通道几何结构,在流道中心添加不同肋柱从而形成复杂结构微通道,并通过各个性能对比来寻找最优组合结构微通道。研究发现:随着雷诺数的增大,REC-FTR通道具有最好的流动特性;REC-RR通道在Re≤400范围内具有最好的传热性能,REC-OR通道在Re≥400范围内具有最好的传热性能;随着雷诺数的增大,REC-OR通道综合性能最好。
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