冲击角对射流强化换热影响的数值研究

本文介绍了一种新型的冲击冷却型冷板,重点研究了冲击角对强化换热效果的影响以及对驻点位置的影响,并运用场协同理论分析了射流过程中强化换热的机理.     

周期性冲击射流噪声特性数值研究

基于大涡模拟与声类比的方法对射流速度做周期性变化的平板冲击射流的噪声特性进行了数值研究。采用正弦、三角、锯齿和矩形4种典型的周期性波形,周期变化频率的范围是5～40 Hz,以不同监测点位置下的等效连续声压级为噪声大小的评价指标,研究了波形变化和周期频率变化对周期性冲击射流噪声特性的影响。结果表明:周期性冲击射流噪声大于稳态冲击射流噪声。矩形射流的冲击噪声最大,噪声分布波动剧烈,噪声频谱呈现高频特性,其他三种波形噪声分布较为均匀,噪声频谱呈现宽频特性。周期性冲击射流噪声随着周期变化频率的增加而增大。周期变化频率的改变对矩形波形频谱特性影响较小,对于其他三种波形的频谱特性影响较大。     

旋转射流冲击换热液晶显示实验研究

采用热色液晶测温技术对以二氧化碳为工质的稳态射流冲击换热和管内插入扭转带方式的旋转射流冲击换热进行了实验研究。与普通射流相比,旋转射流导致驻点附近区域的换热趋于均匀化。其换热系数在大于某一半径之后高于普通射流,但在驻点附近相对较低。旋转射流对换热的此种影响随雷诺数的增大而减弱。     

单孔蒸汽射流冲击平板换热的数值研究

对充分发展的过热蒸汽湍流射流冲击平板的流动和换热进行了数值研究,分析了射流温度和射流雷诺数对蒸汽射流冲击换热的影响,并与空气射流冲击换热进行了比较。通过AKN k-ε、V2F和SST k-ω三种湍流模型计算结果的对比可知,SSTk-ω模型模拟冲击射流流动和换热的效果最好。研究表明:在相同条件下蒸汽的冲击换热能力强于空气;射流温度的变化对空气的冲击换热基本没有影响,但是对蒸汽有较大影响;射流雷诺数越大,则蒸汽冲击射流的换热越强。     

铜泡沫冲击射流换热及流动可视化研究

本文实验研究了圆管冲击射流下通孔金属泡沫的流动换热特性,测量了10 PPI和30 PPI铜泡沫的平均努塞尔数Nu_(avg),同时采用烟线法得到冲击射流下铜泡沫的流场可视化图像。结果表明:在较高雷诺数下,存在最优冲击距离使铜泡沫的换热性能最优;在低雷诺数下,通孔铜泡沫的换热性能受冲击距离的影响较小。孔密度为10 PPI的铜泡沫较30 PPI铜泡沫的换热性能提高了约30%。通过流动可视化解释了铜泡沫的换热性能随冲击距离和PPI变化现象。     

冲击高度对淹没冲击射流影响的数值预测

采用标准κ-ε模型和壁面函数法,对淹没液体射流冲击平板的半封闭流场进行了数值模拟,将不同冲击高度下的计算结果与激光多普勒测速仪的测量结果进行了比较,评价了标准κ-ε模型的预测性能,重点分析了冲击高度对液体冲击射流的影响,验证了冲击射流中环形回流区的存在,并根据数值模拟结果给出了回流中心位置随冲击高度的变化特征,得到与试验相一致的结果。     

狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的数值模拟

为了分析泡沫金属在狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的作用,在计算流体力学(CFD)的基础上,采用数值模拟的方法,对影响换热的一系列因素做了详细的研究。在模型中泡沫金属材质为纯铜,尺寸是定值,通过改变喷嘴内空气速度v、泡沫金属孔隙率φ、喷嘴宽度W与泡沫金属的高度H的比值、喷嘴到泡沫金属上表面的高度C与泡沫金属的高度H的比值,来分析各个因素对热表面换热系数、泡沫金属内温度分布和流线分布等因变量的影响。     

交错排列柱状微结构射流冲击强化换热实验研究

对电子芯片在FC-72工质中浸没喷射沸腾换热进行了实验研究。通过干腐蚀技术在硅片表面加工出交错排列的柱状微结构(30μm×60νm,50μm×60μm,50μm×120μm,30νm×120μ1,宽×高),硅片尺寸为10 mm×10mm×0.5 mm,过冷度为35 K,喷射速度V分别为0.5,1,1.5 m/s。喷嘴数目分别为1,4和9,直径分别为3,1.5和1mm。喷嘴出口到芯片表面的距离分别为3,6和9 mm。实验表明,交错排列柱状微结构的换热效果要好于光滑芯片,临界热流密度随着喷射速度的增加而增加。在雷诺数及其他工况相同的情况下,不同喷嘴数目对换热的影响不同,当n=4时,所有芯片的壁面温度最低,临界热流密度最高,其次是n=9,换热效果最差的是n=1。在雷诺数及其他工况相同的情况下,所有芯片的换热性能在喷射距离s=3 mm时最好,其壁温最低,临界热流密度最高,随着喷射距离的增加,其壁面温度逐渐升高,临界热流密度逐渐减小。     

微射流阵列冲击恒热流壁面换热数值模拟

微射流冲击作为一种高热流冷却技术,在大功率激光器、微电子芯片等微型高热流器件冷却方面有广阔应用前景.本文对微射流阵列冲击恒热流表面的换热情况进行数值模拟,详细分析了微射流阵列的换热特点,对比了射流孔顺排和叉排方式的冷却性能,得出射流入口雷诺数、射流孔间距、射流高度等因素对冷却特性的影响规律.     

冲击射流在凹坑壁面通道内的换热特性研究

采用热色液晶瞬态测温技术对航空发动机进气道支板的带凹坑壁面通道内表面开展冲击换热实验。研究了不同射流角度和射流雷诺数下通道内表面的换热特征。结果表明:沿流向在出气缝附近形成换热的高值区,在凹坑尾缘形成局部的高值区。凹坑壁面的换热要强于光滑壁面。随着射流雷诺数的增加,平均努塞尔数增大。当射流倾斜入射时,被冲击一侧换热较高,在驻点区域以及凹坑的尾缘换热最强,另一侧内壁面换热相对弱。射流角度30°时,被冲击面的换热最显著。在射流角度15°时,前缘附近的换热效果最强。     

屏蔽气体对氩等离子体冲击射流的影响

在空气环境中利用氩等离子体射流进行材料加工时,环境空气卷吸进入射流可能会引起金属材料氧化。采用同轴屏蔽气体保护是减小该不利影响的一种可行方案。为此本文对空气环境中层流氩等离子体冲击射流特性受屏蔽气体影响问题进行了数值模拟研究,重点考察了屏蔽气体速度等对材料加工区氧含量的影响。     

粗糙表面对非定常冲击射流传热的影响

利用在射流驻点周围设置不同高度的圆环来模拟粗糙表面,进行非定常射流冲击换热的实验研究.非定常射流由一个特殊的质量流量控制装置产生,波形和频率可调.采用高度分别为1 mm,2 mm和3 mm的圆环,研究发现环高h=3 mm时,冲击射流流场发生了实质性的改变.对于流动形态没有发生实质改变的粗糙表面,在稳定射流冲击下,传热特性没有质的变化.然而,非定常射流冲击粗糙表面时,与其冲击光滑平板相比,传热特征有很大不同,传热强化系数总体上是削弱了,随着圆环高度的增加更为明显.     

周期射流冲击下导流板流动换热特性数值研究

本文对被动隔热导流板在周期射流冲击环境下的流场特性及热响应特性进行三维数值研究,分析了射流喷管与导流板间距、导流板水平倾角及轴向倾角三个参数的影响规律。研究结果表明射流空气冲击到导流板后90%的气流被向上侧及前后两侧偏导,导流板的水平倾角越大则气流向上侧偏导能力越弱,轴向倾角的存在可实现对气流前后侧导流流量的分配。导流板耐热层温度在进入第四个射流周期后呈现稳定周期波动,射流冲击距离越小、导流板水平倾角越大则其板面温度水平越高。     

狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的数值模拟北大核心

为了分析泡沫金属在狭缝射流冲击泡沫金属强化换热的作用,在计算流体力学(CFD)的基础上,采用数值模拟的方法,对影响换热的一系列因素做了详细的研究。在模型中泡沫金属材质为纯铜,尺寸是定值,通过改变喷嘴内空气速度v、泡沫金属孔隙率φ、喷嘴宽度W与泡沫金属的高度H的比值、喷嘴到泡沫金属上表面的高度C与泡沫金属的高度H的比值,来分析各个因素对热表面换热系数、泡沫金属内温度分布和流线分布等因变量的影响。     

冲击压力及加载速率对沟槽微射流的影响

通过二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,系统研究冲击压力及加载速率对沟槽微射流喷射量的影响.计算结果显示,微射流的喷射量随冲击压力的增大而增大,但喷射量对压力的变化并不敏感;计算结果和实验结果均表明,加载速率对沟槽微射流的喷射量有较大影响,随着加载速率的减小,微粒子喷射量大致按指数规律减少,所得数值计算结果得到实验验证.     

阵列射流冲击冷却局部对流换热特性的数值计算与试验验证

本文运用数值计算的方法对具有初始横流的阵列射流在不同的排列方式、冲击间距和横流/射流质量流量比下 的流动换热进行了三维数值研究,并采用热色液晶测试技术对阵列射流冲击的冷却表面温度分布进行了试验研究。获得了 每一股射流的冲击冷却局部对流换热系数分布的特征,研究结果表明本文的计算结果与实验特征是基本吻合的。     

R-113圆形射流冲击模拟电子芯片单相对流换热的实验研究

1前言随着电子计算机技术的飞速发展,电路的集成化程度日益提高,芯片的热负荷也不断增大。据报道,在本世纪末,芯片表面热流密度将达106W／m‘II］。如果没有有效的冷却技术,芯片温度一旦超过设计标准,就会导致性能急剧恶化,故障率大大增加。而目前工业上普遍采用的风冷技术,无论是自然对流还是强迫对流,都由于空气热容小,流速受到噪声的限制又不可过大,因此冷却能力一般不超过10‘W／m‘［‘］。在这种情况下,冷却技术的改进对微电子发展起着至关重要的作用。射流冷却时流体法向冲击传热表面,形成很薄的速度和温度边界层,因…     

磁性液体对射流冲击传热的强化

本文对磁液应用于射流冲击传热的影响进行了实验研究。采用变压器油和煤油基磁液ＣＩ－２０Ｂ作为工质,把 １３×５ ｍｍ的康铜金属膜作为加热面和传热面,进行自由表面液体窄缝射流冲击,使用的喷嘴窄缝宽度为 ２５０微米,射流速度变化范围 ５．７ ｍ／ｓ～８．５ ｍ／ｓ。分别对附加磁液前后的射流传热实验结果进行比较,表明磁液的使用对射流冲击传热具有一定的强化。     

微小扰流元件对阵列冲击冷却流动换热的影响

通过实验方法,开展了Re数,冲击高度Z/D,微小扰流元件高度对阵列冲击冷却流动换热特性影响的研究。微小扰流元件的形状为长方体,尺寸为0.4 mm×0.4 mm(长×宽)。冲击孔直径D=4mm,孔间距X/D=Y/D=4,冲击距离Z/D的范围为0.75和3,微小扰流元件高度的范围为0.05D、0.2D、0.4D.对于冲击距离Z/D=0.75,Re数(基于冲击孔直径)的范围为2500～10000;对于冲击距离Z/D=3,Re数范围为5000～20000.结果显示,在微小扰流元件存在的情况下,换热系数显著增强,在本文实验工况下,换热增强达到30%～120%,同时,出流系数基本不变.     

冲击角度对射流抛光中材料去除面形的影响分析

冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面形和去除量大小有重要的影响。利用计算流体动力学理论进行了冲击角度对射流抛光中材料磨蚀的影响的仿真和实验研究,分析了冲击角度对冲击射流特性的影响,结合实验研究,基于射流厚度、壁面速度和压力等几个方面分析了冲击角度对材料去除面形的影响,得到了材料去除分布与冲击角度的去除模型的关系描述公式,其材料去除面形分布与实际抛光面形能很好的符合。