復(fù)雜結(jié)構(gòu)微通道液冷散熱技術(shù)及應(yīng)用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 微型散熱器換熱技術(shù)的發(fā)展 2
1.2.1 微通道定義 2
1.2.2 微結(jié)構(gòu) 2
1.2.3 微型散熱器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 5
1.2.4 納米流體 7
1.3 本書目的和內(nèi)容 9
參考文獻(xiàn) 9
第2章 微結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)換熱性能影響的研究方法 14
2.1 數(shù)值研究方法 14
2.1.1 數(shù)學(xué)模型 14
2.1.2 數(shù)值模擬 18
2.1.3 數(shù)值優(yōu)化 20
2.2 實(shí)驗(yàn)研究方法 24
2.2.1 流場(chǎng)可視化測(cè)試 24
2.2.2 單相對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn) 29
2.2.3 實(shí)驗(yàn)誤差分析 33
2.3 強(qiáng)化傳熱性能的評(píng)價(jià)方法 34
2.3.1 強(qiáng)化傳熱因子 34
2.3.2 場(chǎng)協(xié)同原理 35
2.3.3 熵產(chǎn)原理 38
2.3.4 熱能傳輸效率 41
2.4 本章小結(jié) 42
參考文獻(xiàn) 42
第3章 微結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)特性的影響 45
3.1 Micro-PIV圖像及數(shù)據(jù)處理 45
3.1.1 Micro-PIV圖像預(yù)處理 46
3.1.2 Micro-PIV數(shù)據(jù)處理 47
3.2 宏觀尺度圓柱繞流的基本特性 50
3.2.1 圓柱繞流的邊界層分離 50
3.2.2 宏觀圓柱繞流的流動(dòng)狀態(tài) 51
3.3 單個(gè)微針肋通道內(nèi)流體的流動(dòng)特性 52
3.3.1 微針肋結(jié)構(gòu) 52
3.3.2 圓形微針肋的繞流特性 53
3.3.3 水滴形微針肋的繞流特性 60
3.4 流體橫掠順排微針肋陣列的流動(dòng)特性 62
3.4.1 順排微針肋陣列的結(jié)構(gòu) 63
3.4.2 流動(dòng)特性分析 64
3.5 流體橫掠叉排水滴形微針肋陣列的流動(dòng)特性 66
3.5.1 叉排水滴形微針肋陣列結(jié)構(gòu) 66
3.5.2 速度場(chǎng)分布 67
3.6 流體橫掠叉排翼形微針肋的流動(dòng)特性 70
3.6.1 翼形微針肋結(jié)構(gòu) 70
3.6.2 流場(chǎng)可視化分析 71
3.7 凹穴與內(nèi)肋組合微通道內(nèi)流體的流動(dòng)特性 73
3.7.1 凹穴與內(nèi)肋組合的微通道結(jié)構(gòu) 73
3.7.2 速度分布 74
3.7.3 矢量場(chǎng)分析 76
3.7.4 旋渦形成分析 78
3.8 本章小結(jié) 79
參考文獻(xiàn) 80
第4章 微結(jié)構(gòu)對(duì)換熱性能的影響 81
4.1 凹穴形微通道內(nèi)流體的流動(dòng)換熱性能 81
4.1.1 微通道結(jié)構(gòu)參數(shù) 82
4.1.2 壓降特性分析 82
4.1.3 傳熱特性分析 88
4.1.4 熱阻特性分析 92
4.2 鋸齒形微通道內(nèi)流體的流動(dòng)與換熱特性 94
4.2.1 鋸齒形微通道結(jié)構(gòu) 95
4.2.2 鋸齒的相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)流動(dòng)換熱特性的影響 95
4.2.3 鋸齒擴(kuò)展段相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)流動(dòng)換熱特性的影響 99
4.3 凹穴與內(nèi)肋組合微通道內(nèi)流體的流動(dòng)與換熱特性 102
4.3.1 微通道的結(jié)構(gòu)參數(shù) 102
4.3.2 流動(dòng)與傳熱特性分析 104
4.3.3 形狀對(duì)流動(dòng)及傳熱的影響 106
4.3.4 凹穴與內(nèi)肋高度對(duì)流動(dòng)及傳熱的影響 109
4.3.5 強(qiáng)化傳熱機(jī)理的熱力學(xué)分析 112
4.4 凹穴與針肋組合微通道內(nèi)的流動(dòng)與傳熱特性 117
4.4.1 凹穴與針肋組合微通道結(jié)構(gòu) 117
4.4.2 流體的流動(dòng)特性 118
4.4.3 傳熱特性 121
4.4.4 熵產(chǎn)分析 123
4.5 流體橫掠微針肋陣列熱沉的傳熱特性 124
4.5.1 流體橫掠順排微針肋陣列的傳熱特性 124
4.5.2 流體橫掠叉排水滴形微針肋陣列的傳熱特性 127
4.5.3 流體橫掠叉排翼形微針肋陣列的傳熱特性 129
4.5.4 流動(dòng)阻力特性 131
4.5.5 熱阻與泵功的關(guān)系 132
4.6 本章小結(jié) 133
參考文獻(xiàn) 134
第5章 微通道熱沉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 135
5.1 微通道熱沉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析 135
5.1.1 微通道熱沉的進(jìn)出口方式 135
5.1.2 微通道熱沉的進(jìn)出口槽道形狀 139
5.1.3 微通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 141
5.1.4 微通道熱沉的流動(dòng)換熱特性 143
5.2 微通道熱沉的綜合性能實(shí)驗(yàn) 147
5.2.1 微通道熱沉B的綜合性能 147
5.2.2 微通道熱沉C的綜合性能 153
5.3 本章小結(jié) 157
參考文獻(xiàn) 157
第6章 歧管式微通道熱沉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 158
6.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā) 158
6.1.1 優(yōu)化方法 158
6.1.2 優(yōu)化算法 159
6.1.3 懲罰函數(shù) 160
6.1.4 優(yōu)化程序設(shè)計(jì) 161
6.2 歧管式微通道熱沉的優(yōu)化結(jié)果與討論 168
6.2.1 歧管式微通道熱沉模型 168
6.2.2 模型驗(yàn)證 169
6.2.3 通道組數(shù)與泵功的關(guān)系 169
6.2.4 進(jìn)出口寬度對(duì)熱阻和泵功的影響 170
6.2.5 冷卻液流量與泵功、熱阻的關(guān)系 170
6.2.6 翅片厚度和微通道寬度對(duì)熱阻的影響 170
6.2.7 底板溫度分布 171
6.3 歧管式微通道熱沉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 172
6.3.1 歧管式微通道熱沉的加工 173
6.3.2 結(jié)果分析與討論 174
6.4 歧管式流體橫掠微針肋陣列熱沉 175
6.5 本章小結(jié) 176
參考文獻(xiàn) 177
第7章 微通道熱沉的系統(tǒng)集成 178
7.1 集成系統(tǒng)的建模及模擬方法 178
7.1.1 物理模型 178
7.1.2 控制方程與邊界條件 179
7.2 三角凹穴微通道熱沉的數(shù)值模擬 180
7.2.1 流動(dòng)特性分析 180
7.2.2 換熱特性分析 181
7.3 分流集成模塊的數(shù)值模擬 184
7.3.1 流動(dòng)特性分析 184
7.3.2 換熱特性分析 184
7.4 分流集成系統(tǒng)的數(shù)值模擬 187
7.4.1 流動(dòng)特性分析 187
7.4.2 換熱特性分析 189
7.5 分流集成系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究 190
7.5.1 流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn) 190
7.5.2 傳熱特性實(shí)驗(yàn) 193
7.6 本章小結(jié) 197
參考文獻(xiàn) 197
第8章 納米流體的制備及強(qiáng)化傳熱性能研究 199
8.1 納米流體制備及性能測(cè)試方法 199
8.1.1 納米流體的制備方法 199
8.1.2 納米流體的穩(wěn)定性測(cè)試 201
8.1.3 納米流體的熱物性測(cè)試 203
8.2 微混合/反應(yīng)技術(shù)制備納米流體 205
8.2.1 微混合/反應(yīng)合成裝置 205
8.2.2 Ag-水納米流體的制備 206
8.2.3 Ag-水納米流體的物性分析 207
8.3 表面活性劑對(duì)基液熱物性的影響 213
8.3.1 表面活性劑在溶液中的形態(tài) 213
8.3.2 表面活性劑濃度對(duì)基液熱導(dǎo)率的影響 216
8.3.3 溫度對(duì)基液熱導(dǎo)率的影響 217
8.3.4 pH對(duì)基液熱導(dǎo)率的影響 217
8.3.5 表面活性劑濃度對(duì)基液黏度的影響 218
8.3.6 溫度對(duì)基液黏度的影響 219
8.4 表面活性劑對(duì)納米流體性能的影響 220
8.4.1 表面活性劑對(duì)納米流體穩(wěn)定性的影響 220
8.4.2 表面活性劑對(duì)納米流體熱導(dǎo)率的影響 222
8.4.3 表面活性劑對(duì)納米流體黏度的影響 223
8.5 納米粒子對(duì)納米流體熱物性的影響 224
8.5.1 粒子種類和粒徑對(duì)熱導(dǎo)率的影響 224
8.5.2 粒子濃度和溫度對(duì)熱導(dǎo)率的影響 226
8.6 納米流體在微通道熱沉中強(qiáng)化換熱的應(yīng)用 228
8.6.1 流動(dòng)特性分析 228
8.6.2 傳熱特性分析 230
8.7 本章小結(jié) 234
參考文獻(xiàn) 234