微通道的流动沸腾散热方式具有体积小、传热速率高等优势,是解决高热流微电子器件冷却问题的有效方式之一。在微通道的受热壁面上开设凹槽的人工汽化核心方法,能够有效降低微通道流动沸腾的不稳定性及强化沸腾换热。凹槽微通道的流动沸腾换热特性与其内部发生的汽泡行为、汽液两相流型演变密切相关。探讨凹槽微通道发生流动沸腾过程中的汽泡行为、流型演变等,有助于改善微通道沸腾换热的性能,认清微通道流动沸腾的换热机制。本文在平直微通道的受热壁面上开设Ω型凹槽,基于CFD-Fluent软件的VOF模型,补充编译用户自定义函数,构建微通道内的流动沸腾换热模型。重点研究Ω型凹槽微通道流动沸腾过程中的汽泡行为、汽液两相流型演变及流动沸腾换热特性等。依据数值计算结果,基于Matlab人工神经网络工具箱,采用BP、RBF神经网络对Ω型凹槽微通道内的汽液两相流型进行识别。主要工作和结论如下:(1)考察Ω型凹槽微通道流动沸腾的汽泡行为。相比于常规平直微通道,Ω型凹槽微通道中的汽泡行为明显不同,主要体现在汽泡的成核、脱离及聚并行为不同。Ω型凹槽微通道内的聚并汽泡与加热壁面间能较好地维持液膜薄层,降低通道主流区温度,改善流动沸腾的不稳定性。(2)探讨Ω型凹槽微通道中的汽液两相流型演变特征。数值模拟结果发现,在Ω型凹槽微通道中的汽液两相流型有孤立泡状流、受限泡状流、拉伸泡状流及环状流等。分析流速、凹槽结构对出口区域流型演变的影响,结果发现,随着流速的增大,汽液两相流型从环状流转变为拉伸泡状流,并有发展为孤立泡状流的趋势。凹槽结构的差异会对流型产生不同程度的影响。(3)对比不同结构Ω型凹槽的微通道沸腾换热系数与压降特性。结果表明,不同结构下,Ω型凹槽微通道的强化沸腾换热效果有所不同。一定的凹槽深度、凹腔直径可以改善流动沸腾不稳定性,但深度过深会引起凹槽局部蒸干,直径过大会增加通道内的汽泡份额,从而减弱强化换热效果。Ω型凹槽微通道内的压降均高于平直微通道,且凹腔直径对压降的作用更为显著。(4)采用BP、RBF神经网络识别Ω型凹槽微通道内的汽液两相流型。依据数值计算所得到的流型,提取并处理相关特征数据,构建相应的神经网络模型,将训练样本输入到网络中进行训练,并测试网络整体性能。结果发现,BP、RBF神经网络对测试集流型的识别成功率分别为94.4%、88.9%。两种神经网络的流型识别都具有较好的准确性,为凹槽微通道内的流型识别提供了新思路。