流量分配对逆流微通道内流动沸腾影响的研究

微通道内的沸腾两相流动是解决高热流密度下微电子设备散热最有潜力的手段之一。本文基于逆流式微通道热沉设计,实验研究了不同流量调配下逆流式微通道内的流动沸腾特性。讨论了流量分配对微通道内流动沸腾过程中传热特性、压降分布和壁面温度演化规律的影响。实验结果表明：当逆流式通道两侧的质量流量相同时,壁面呈现较好的温度均匀性,且两侧流动压降基本保持一致。两侧流量相差越大,其对应最大两相压降偏差越大。逆流式微通道的壁面温度分布和局部热点的位置可以通过改变两侧质量流量的大小实现有效控制。同时,微通道内流体的演化周期同样可以根据两侧质量流量的高低实现调控。     

大功率光导开关硅微通道散热器设计与测试

因焦耳加热导致光导开关芯片温度升高并形成局部热点,影响了光导开关功率容量、重复频率和寿命的提高,因此需对光导开关进行主动冷却。设计了一种矩形微槽硅微通道散热器,其由散热器本体和盖板两部分组成,散热器本体上设有分流槽、矩形微槽阵列、汇流槽,盖板通过半导体刻蚀工艺形成通孔,两部分通过硅-硅键合工艺连接以形成闭合通道。以水为工质,实验测试了不同冷却工质流量、进口温度时微通道散热器的换热性能、温度均匀性和流体阻力,证明该微通道散热器在适中的冷却工质流量下具有较高的换热性能、较低的流体阻力和较好的温度均匀性,满足重复频率大功率光导开关的散热冷却需求。     

混合工质(R227ea/R245fa)有机朗肯循环的动态特性研究

本文以R227ea/R245fa混合物为工质,建立了有机朗肯循环的动态模型,对不同组分混合工质的动态特性表现及稳态性能进行了分析比较。研究发现,系统响应速度与工质的质量流量、换热强度及工质物性都有着密切的联系。工质流量较大及潜热较小的工质系统热惯性更大,其响应时间更长。当混合工质R227ea/R245fa质量配比为0.5/0.5时,系统的净功最大,而最大热效率出现在R227ea/R245fa的质量比为0.4/0.6的工质系统。对于R245fa质量分数较大的工质系统,需要更加注意对蒸发器出口过热度的控制。     

微槽群相变与热电制冷结合的激光器冷却系统

本文运用微槽群复合相变和热电制冷(TEC)技术来实现激光器系统低温下的高热流密度散热.通过对不同工质在不同充液率下的实验研究发现,工质和充液率对系统的运行状况有重要的影响.在选用甲醇作为循环工质,并且在系统充液率为1.5的情况下,系统能够达到所需的散热冷却效果;本文实验分析了冷凝器的工作状况对蒸发器表面温度的影响,提出通过提高TEC制冷片的制冷量和强化铜散热片的散热能力来降低冷凝器的温度,进而降低蒸发器的温度.     

开式单喷嘴喷雾冷却均匀性实验研究

针对高热流密度激光介质高效散热与均匀冷却技术需求,设计并搭建了以去离子水为冷却工质的开式单喷嘴喷雾冷却实验平台,实验研究获得了不同热流密度（16～110 W/cm²）、不同冷却工质流量（200～300 mL/min）以及不同喷雾高度（15～25 mm）下单相喷雾冷却换热系数及其冷却均匀性效果。结果表明：该实验工况下,不同热流密度条件下喷雾高度及工质流量对于单相喷雾冷却换热效率及温度均匀性影响显著;喷雾高度15 mm、工质流量200 mL/min时获得最大对流换热系数为5.93 W/（cm²·K）;喷雾高度15 mm、工质流量250 mL/min时面积20 mm×20 mm的热源表面温度均匀性最佳可优于0.6 ℃。     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

竖直细圆管中超临界CO_2对流换热实验研究

本文对超临界二氧化碳在竖直细圆管中的对流换热进行了实验研究,研究了入口温度、流体流量、热流密度及浮升力等对换热的影响。结果表明,超临界压力条件下流体的进口温度、流量和热流密度对对流换热有很大的影响。当流量比较大而热流密度比较低时,物性的变化相对较弱,计算结果与实验数据基本吻合;而当流量比较小而热流密度比较高时,物性的变化相当剧烈,计算结果与实验数据有很大差异。     

理想气体热容的声学测试技术研究

根据热力学基本定律导出的一些热力学关系式,确定了各种热力学参数之间的普遍关联.只要知道了流体在理想气体状态下热容随温度的函数关系以及流体的状态方程,就能确定出该流体的内能、焓、熵、自由能、自由焓、(火用)以及逸度系数等热力学参数.此外,理想气体状态下的热容数据,还可用以反推分子结构与分子间相互作用的微观特性.因此,用实验方法确定工质在理想气体状态下的热容,对于流体工质热物性的研究具有十分重要的意义和作用.     

GaN芯片阵列射流冷却技术研究

针对高热流密度GaN芯片局部点热流的散热特点,采用射流冷却传热方法,对340 W/cm~2的高热流密度进行了冷却,热源以4×4点阵形式存在,实验分析了工质流量、热负荷等因素对系统换热性能的影响。以水为冷却工质,工质流量≤4.47 L/min,试验测得点热源温度低于78.8℃。     

高重复频率水冷Nd:YAG激活镜放大器的温度特性

为解决高重复频率大能量激光放大器的热管理问题,采用数值模拟与实验分析的方法,对背面水冷Nd:YAG激活镜放大器的流体散热进行了研究.基于低雷诺数k-e湍流模型,建立了流-固共轭传热多物理场耦合分析模型,对比分析了近壁面处理方法对流体流动、对流扩散和热传导过程及温度分布的影响,分析研究了不同冷却液流量和泵浦参数对流场特性...     

使用相变换热的温差发电器的数值模拟

为了解决温差发电技术中发电片热端与尾气间传热温差大造成的输出功率和热电转化效率不高的问题,本文提出通过改变尾气与温差发电片热端之间的传热结构,且在结构中充以气液相变工质的方法强化传热,并通过数值模拟的方法比较了加装相变结构前后温差发电器性能的变化。在此基础上,研究了尾气温度、流量及相变换热温差发电器的结构参数对其输出功率及效率的影响规律。结果表明,特定尺寸的相变结构可大幅提高发电器的输出功率及转化效率,但其优化效果受工质蒸发温度的限制。     

甲醇脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析

为了优化脉动热管传热性能,提出了一种脉动热管强化相变材料蓄热的新思路,设计并搭建了一套脉动热管式相变蓄热装置试验平台.以甲醇为工质,八水氢氧化钡为相变材料,分析不同工况下相变材料在蓄热装置中温度随时间的变化.结果 表明,相变材料在蓄热器中的温度和流量越大,装置相变蓄热效果更为显著,但温度与流量不宜过大,否则会影响强化传...     

不同工质下热力学排气系统的压力控制及运行特性

以低温贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m~3低温贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76W/m~2为例,计算了不同贮存工质(液氢、液氮、液氧)下贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,相同漏热率下液氢贮箱的气枕升压速率远大于相同充注率下的液氮和液氧贮箱升压速率;TVS运行后三种工质贮箱压力均可有效地控制在165.5~172.4kPa范围内。对比了不同工质热力学排气系统的运行周期、运行时间及排气量等关键参数,同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。     

加速度环境下微槽流动与传热特性

航空电子设备在加速度环境下工作时,采用液体工质进行散热的电子设备的散热性能将受到加速度的影响。本文采用有限体积法对加速度环境下矩形微槽中体积浓度30%的乙二醇水溶液的流动和传热特性进行了系统研究。考察了加速度大小和方向对微槽中流动与传热特性的影响,以及加速度环境对不同微槽结构和工质流量下流动与传热特性的影响。研究表明,与不考虑加速度影响时相比,在开始的瞬间,微槽传热性能大幅降低,流动阻力系数急剧上升,     

槽式太阳能集热系统的实验研究

本文设计搭建了槽式太阳能集热系统性能测试平台,通过不同工况下的实验测试数据分析了影响槽式太阳能集热系统性能的主要因素;针对槽式集热器的瞬时效率、集热效率及换热器的热损失系数展开了实验测试与分析计算,讨论了工质流量变化对槽式集热系统性能的影响规律。实验结果表明:晴朗天气瞬时集热效率在0.35～0.65范围内变化,换热器热损失系数在1 W/(m~2·℃)以下,研究结果为槽式太阳能集热系统大规模应用提供一定参考价值。     

HFC32/HFO1234ze二元混合工质的热物性模型

在实验数据基础上,建立了适用于HFC32/HFO1234ze二元混合工质的PR方程模型,并对实验数据、模型计算结果和Refprop 9.0计算结果进行了比较分析;作出了定温度下泡、露点压力随混合比的变化关系图以及定压力下饱和温度随混合比的变化关系图,分析得出HFC32/HFO1234ze二元混合工质属于非共沸工质,存在温度滑移,500 kPa压力下混合物在0.27/0.75处温度滑移达到最大为12.7℃;选取状态参考点后,作出了不同混合比下的混合工质的logP-h图,得出了随混合比变化混合工质的热力学性质的变化趋势,为系统的设计提供基本的热力学数据;最后,以R410A循环性能为基准,对不同混合比下混合工质的"相对循环性能"(COP_(mix)/COP_(R410A))进行了分析,为家用空调制冷剂的替代和系统的优化提供方向。     

恒定压降下电子元件热沉的拓扑优化设计

利用变密度法的拓扑优化对引入的新型电子元件热沉进行设计。以流体输入功率恒定时最大化散热为目标,将N-S方程与定义的流动功率积分式结合,从而将恒定功率转化为流体入口压力。以Re和无量纲化产热系数σ作为变量,利用MMA算法得到恒温边界条件下的最优流道。研究发现Re和σ越大,流道越复杂,散热效果越好;如果出现Re过小,σ过大则会出现热量富集。     

脉冲管制冷机中惯性管的数值模拟研究

本文利用Fluent软件对惯性管进行数值模拟,计算采用二维层流的数值模型,得到惯性管入口处质量流量与压力波之间的相位及惯性管内部的压力波幅值和质量流量幅值的变化,给出不同频率及惯性管尺寸对惯性管入口处压力波与质量流量之间的相位的影响.通过分析并计算得到脉冲管冷端质量流量,进行设计计算.     

新型被动在轨非连接支撑热结构耦合分析

新型被动在轨非连接支撑(简称PODS)发射和在轨时主要功能元件接触状态不同,其传热路径不同,漏热量也就不同。针对支撑结构发射及在轨时,热应力、惯性载荷及贮箱重量对其漏热的影响,利用ANSYS Workbench中热-结构耦合方法对支撑结构进行分析,得到PODS温度分布、热流分布及不同接触状态下的漏热量。结果表明,不同接触状态下,热变形及漏热量均不同。热变形是热应力和结构应力共同作用的结果,其中,热应力是影响热变形的主要因素。     

斯特林发动机中回热器性能分析

一、前言 斯特林回热器同一般贮能式回热器相比有如下特征:(1)冷、热吹风周期与流体质点通过回热器所需时间同量级,因此切换过程中残留气体对换热影响很大;(2)冷、热流体的人口参数远非定常,压力、温度、质量流量等参数随时间周期变化;(3)斯特林回热器中流体状态不仅取决于回热器本身,还受发动机工质压缩、膨胀的影响。文献[1、2、3]主要考虑了压力、质量流量的变化,用边界条件反映发动机对回热器的影响,没有考虑切换过程和压缩、膨胀的影响。本文在充分考虑了上述三个特点的基础上建立了回热器模型,并提出用α_0、β_0、γ_0三个无量纲数来反映发动机对回热器的影响。