圆柱形锂电池液冷热管理实验研究

对92根加热棒组成的等效电池组的液冷热管理进行了实验研究,波浪形扁管穿插入电池组构成冷却通道。结果表明：电池组的最高温度和最大温差均随着冷却液流量的增大而降低,但降幅逐渐减小,冷却液泵功随着流量的增大而快速增长,综合考虑10 L/h为冷却液最佳流量;电池组的最高温度随着冷却液进口温度的降低而降低,但电池组温度的均匀性随着冷却液温度的降低而恶化;四种不同冷却液相比,体积分数为50%乙二醇溶液的电池组温度最高,均匀性最差,去离子水居中,由于石蜡的相变潜热和颗粒的微对流效应,体积分数为2%和5%相变微胶囊悬浮液对电池组的冷却效果最佳,且悬浮液浓度越高,电池组温度越低,均匀性越好。     

二极管激光器阵列微通道冷却实验研究

针对某二极管激光器阵列现有冷却器的实际问题,设计并制作了一种铜基液冷微通道冷却器.采用细密的短微通道来代替原来较宽的长通道,大幅度提高了有限空间内的对流换热面积,并可充分利用入口效应来增强换热,从而在保持较低流动阻力、较高流体流量和较低流体温升的前提下,显著提高了冷却器整体冷却能力,并改善了冷却器与热源器件界面上的温度分布均匀性.在本实验最大流量G=70 mL/s情况下,微通道部分的压降只有10.3 kPa;当冷却器与热源器件界面上的平均温升为25.7 K时,冷却器的散热能力可达730 W,相当于128.5 W/cm2的界面热流密度.实验结果还验证了Shah和London提出的表观阻力系数关联式、用于预测平均努谢尔数的Sieder-Tate关联式以及Shah&London关联式.     

圆柱形锂电池在局部压痕下的安全性实验研究

锂电池局部挤压是汽车碰撞引发的主要损伤形式。为了明确锂电池在受到局部挤压时的安全性能,利用自研的机械滥用实验平台,对18650锂电池进行局部压痕实验,以渐进压缩的方式分析其失效过程,得到了失效过程及温度演变规律,讨论了电池荷电状态、加载速度、压痕位置和压头尺寸对电池安全的影响。结果表明：锂电池受局部挤压后有明显的热失控规律,失效后不会立即发生热失控,存在一定的反应时间;电池荷电状态与热失控剧烈程度成正相关,加载速度决定了电池的失效时间;靠近电池负极一端受到损伤时更易引发热失控现象,且受损面积较大时温度更高。实验结果可为锂电池包的安全性设计提供有益的建议。     

封闭小通道内液态碱金属热驱动换热实验研究

本文选用钠钾合金工质来研究封闭循环小通道内液态碱金属的热驱动换热性能.主要研究了热驱动现象产生的条件,冷热端壁面温度分布特性及浮力数Bu、旋转雷诺数Reω对热驱动换热强度的影响.研究发现,热驱动现象出现在旋转莱利数Raω大于等于6.88x 106时;在研究参数范围内,换热增强因子随Reω和Bu增加,都呈线性增大趋势,实验验证了二者是影响热驱动换热的主要因素.     

柔性PDLC的实验规律

以制作性能良好的柔性PDLC为目标,从材料的选取、制作过程和电光特性等方面进行了研究。电极和聚合物选用柔性的ITO导电膜和紫外固化光学胶NOA65,液晶为向列相液晶混合物P0616A,采用紫外光聚合法,制作出具有柔性的聚合物分散液晶PDLC;测试了不同膜厚和混合比下的PDLC的电光特性和其光谱响应;从而得出了关于柔性聚合物分散液晶PDLC的一些实验规律和结论     

基于机器学习方法的微通道热沉性能预测研究

本文提出使用机器学习方法快速准确地预测歧管–二次流混合结构微通道热沉的泵功率和总热阻。将混合结构微通道热沉的结构特征参数进行了无量纲化,利用计算流体动力学的方法获得数据集。测试了不同机器学习算法在混合结构热沉性能预测任务上的表现。结果表明在数据集有限的情况下,随机森林算法能准确地学习到无量纲结构参数与泵功率和总热阻之间的映射关系。本文研究结果将有助于微通道热沉的优化设计。     

通道内空气热磁对流的协同分析

为研究通道内空气热磁对流的流动规律,用数值模拟方法,研究了磁场作用下二维模型水平通道内的流动换热过程,获得了通道内的磁通密度分布和空气温度轴向分布,在此基础上,建立了一维通道内空气热磁对流的数学模型,就温度场和磁场的相对关系对水通道内热磁对流过程的影响进行了数值计算,获得了通道内不同温度场、磁场以及其不同相对位置下的通道空气流量,并讨论了磁极形状对空气流量及其变化的影响。     

基于多层石墨膜的柔性热铰链换热性能研究

柔性热铰链以其优越的空间自适应和导热性能,在某些场景中具备取代传统均温板的巨大潜力。采用Peaceman-Rachford ADI迭代方法对温度场求解的结果与试验数据基本一致。在热流密度0.2 MW/m~2、传输距离150 mm的条件下,柔性热铰链的传热温差可控制在32 K以内。通过分析其温差的变化趋势,证明了长度尺寸和覆胶方案对各区域扩散特性的影响彼此独立;与增大宽度尺寸的方法相比,增加层叠数量对降低其热阻的效果更佳。最后提出层叠效率的概念,用于表征层叠数量增加对其换热效率的影响,为后续柔性热铰链的设计选型提供参考。     

膨胀石墨/纳米纤维素柔性热管理材料的制备及其性能研究

近年来柔性电子器件发展迅速,但是尚缺乏高效的热管理材料。本文以膨胀石墨作为高导热基体,以天然纳米纤维素作为粘合剂,制备了用于柔性热管理的复合薄膜,并研究了2种不同的纳米纤维素制备方法对薄膜性能的影响。结果表明,TEMPO氧化法制得的纳米纤维素对应的复合薄膜的强度和韧度分别是超声剥离法制得薄膜的15倍和14倍,而不同的制备方法对复合薄膜的热导率几乎没有影响。TEMPO氧化法制得的复合薄膜同时具有高热导率(16.32 W·m^-1·K^-1)、高强度(110 MPa)和高韧度(1.09 MJ·m^-3),是理想的柔性热管理材料。     

矩形微通道中流阻特性的实验研究

以工程上常用的66%的乙二醇水溶液作为工质,对几何特性相似而高宽比不同的4种纯铝矩形微通道内的流动特性进行了实验研究,得到了微通道冷板基础性的设计数据。实验测量了Reynolds数在50~500之间的流动阻力系数。实验结果表明:通道高度H与宽度W之比对微通道流阻特性有显著的影响;当Re数小于100时,在实验误差内,流动阻力系数的值近似等于经典理论计算值;随着Re数的增大和高宽比的变化,f的值远大于理论值,这可能是由微通道内部壁面粗糙度效应所导致的。     

空气中激光等离子体通道导电性能的研究

超强飞秒激光在大气中传输时，可以形成很长的等离子体通道.对通道电阻率和测量电极与等离子体通道间的接触电阻进行了测量，并对影响等离子体通道电阻率的主要因素进行了研究分析.提出减小等离子体通道电阻的方案. 关键词： 等离子体通道 电阻率 接触电阻     

微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性

本文研究了流最为50.1～880.5 kgm-2s-1,干度为0.01～0.25范围内微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性.热沉基材为一块长宽厚为50 min×30 mm×4 mm的不锈钢板,钢板上加工有宽1.0 mm,深2.0 mm的9个通道.实验结果表明在定热流密度条件下,热沉表面温度分布很不均匀,这主要是由微通道内...     

基于显热回收的分离式热管传热特性的实验研究

针对新风空调机组,采用倾角为15°的分离式热管用于显热回收.研究充液率,迎面风速及空气进口温度对显热效率的影响,分析了其影响规律.研究表明,采用热管空调机组设计风速范围内,充液率介于66％～75％时,其换热效率最高.迎面风速较低时,空气进口温度介于34℃～36℃,其显热效率较高.因此,采用分离式热管机组适合用于高热地区...     

矩形窄通道空气自然对流换热特性实验研究

以电加热的方式,对高为800mm,宽为60 mm,间隙分别为1.0 mm,1.8 mm和2.5 mm的竖直矩形流道内空气自然对流换热特性进行了实验研究,同时考察了在实验段出口是否有绝热烟囱对自然对流换热特性的影响。结果表明,在流道间隙为1.0 mm和1.8 mm的情况下,烟囱对自然对流换热特性的影响不明显。在间隙为2.5 mm时,烟囱的存在削弱了自然对流换热。同时所有实验数据可以按照有无烟囱的情况分别用统一的实验关联式进行拟合。     

高功率半导体激光器微通道热沉的方案设计

对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计,利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真,研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响,一般情况下,减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻,但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算,计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。     

高功率半导体激光器微通道热沉的方案设计

 对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计,利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真,研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响,一般情况下,减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻,但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算,计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。     

基于沸腾-空化耦合效应的微通道线阵LD用热沉

 针对大功率LD的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,研制了一种微通道相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。依据加工条件确定通道宽度、深度以及间距,采用2维数值模型估算了通道长度,热沉材料采用无氧铜,多层叠焊,外形尺寸为20 mm×12 mm×1.6 mm。实验测试了连续功率LD输出0～100 W时的电 光转换效率以及电流 输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速50 r/s时热沉热阻为0.3 ℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的散热能力,能够满足大功率LD的散热要求。     

基于沸腾-空化耦合效应的微通道线阵LD用热沉

针对大功率LD的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,研制了一种微通道相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。依据加工条件确定通道宽度、深度以及间距,采用2维数值模型估算了通道长度,热沉材料采用无氧铜,多层叠焊,外形尺寸为20 mm×12 mm×1.6 mm。实验测试了连续功率LD输出0～100 W时的电 光转换效率以及电流 输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速50 r/s时热沉热阻为0.3 ℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的散热能力,能够满足大功率LD的散热要求。     

变物性对微通道内流动与传热的影响

分别采用入口物性、平均物性和变物性对Dh=0.333 mm、Re=101～1775的矩形微通道内层流流动与传热进行了三维流固耦合数值模拟.将不同方法下局部和平均流动与传热特性的计算结果与新近文献中的实验结果、常见关联式及近似理论解进行了对比分析.结果表明,与入口物性法相比,平均物性和变物性法均获得明显较低的fapp和较高的hz和Nuz.与平均物性法相比,变物性法在通道起始段具有更高的fapp Reave和较低的hz,而在后段具有较低的fapp Reave和较高的hz.Nuave的计算结果与Sieder-Tate关联式吻合良好,表明传统的宏观数学模型能够正确用于预测本文尺度和Re范围内微通道内的流动与传热特性.