纳米流体为传热介质的微通道热沉结构与参数优化
发布时间：2020-12-21 19:21
自第二次工业革命以来,电子行业逐渐向着设备微型化、智能化方向发展。电子芯片的散热功率迅速增加,热流密度可达上百瓦每平方厘米,为确保电子设备的安全稳定工作,热交换装置的设计就显得尤为重要了。本文根据混沌混合的原理研究设计新型的微通道热沉,为了进一步提高微热沉性能,用纳米流体作为冷却介质,结果表明效果优良,主要工作具体如下:首先,综述微通道内纳米流体传热的研究现状,分析了提高微热沉性能的几种潜在机理,发现通道内的对流、热边界层的破坏对传热性能有很大影响。此外,增大散热面积和采用纳米流体作为工质也能一定程度强化传热。考虑换热和摩擦阻力,使用相同泵功率下的努塞尔系数对换热性能进行评估。其次,在介绍的微尺度流动理论的基础上,分析微尺度化引起的问题;讨论计算流体力学基本方程、数值模拟计算模型和本文所采用的非均匀两相流模型;另外,对数值模拟的边界条件、模拟过程以及方法进行说明,为后续研究提供理论基础。然后,设计了带交错梯形脊肋阵列微热沉阵列,数值模拟了微通道内的流动与换热,得到了不同雷诺数下梯形脊肋阵列的温度和速度分布,分析了各种流动参数和脊肋的几何参数对微通道热沉的影响。研究结果表明:通过对强化换...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景
1.2 微通道内纳米流体传热的研究现状
1.2.1 纳米流体传热的研究现状
1.2.2 微通道热沉的研究现状
1.2.3 研究方法
1.3 微热沉的在太阳能中的运用
1.4 本文研究的意义
1.5 论文的主要内容
第二章 微流动理论与数值计算方法
2.1 微尺度流动理论
2.1.1 微尺度化引起的问题
2.1.2 微尺度模型
2.1.3 微尺度流动的状态
2.2 数值模拟理论模型
2.2.1 计算流体力学基本方程
2.2.2 多相流模型
2.2.3 非均匀两相流模型
2.3 数值模拟的计算方法
2.3.1 有限体积法基础
2.3.2 边界条件和初始条件
2.3.3 数值模拟过程
2.4 本章小结
第三章 带交错梯形脊肋阵列热沉的分析与优化
3.1 带交错梯形脊肋阵列微通道的结构设计
2O3-H2O纳米流体的数值模型"> 3.2 Al2O3-H2O纳米流体的数值模型
3.2.1 控制方程
3.2.2 流动及热边界条件
3.2.3 求解方法及参数设置
2O3/水纳米流体导热系数模型"> 3.3 Al2O3/水纳米流体导热系数模型
2O3/水纳米流体导热系数模型"> 3.3.1 Al2O3/水纳米流体导热系数模型
2O3-H2O纳米流体导热系数自定义函数"> 3.3.2 Al2O3-H2O纳米流体导热系数自定义函数
3.4 网格的划分和有效性验证
3.4.1 网格的生成及无关性验证
3.4.2 数值模型的有效性验证
3.5 带交错梯形脊肋阵列纳米流体传热分析
3.5.1 肋形的选择
3.5.2 纳米流体的影响
3.5.3 流型的分析
3.5.4 强化换热机制分析
3.6 双层带交错梯形脊肋阵列的参数化研究
3.6.1 梯形肋宽的优选
3.6.2 梯形肋前楔角的优选
3.6.3 梯形肋高的优选
3.6.4 梯形肋间距的优选
3.7 本章小结
第四章 带有V型斜肋的微通道热沉的分析与优化
4.1 微热沉器结构的总体模型
4.1.1 带有V型斜肋微通道热沉的总体结构设计
4.1.2 V型斜肋微通道的结构
4.2 数值模型
4.2.1 边界条件
4.2.2 有效性验证
4.3 微通道散热器在流场内的传热分析
4.3.1 纳米颗粒体积分数的影响
4.3.2 全局三维流型
4.3.3 Z方向上的温度比较
4.4 单侧V型斜肋的机理分析
4.4.1 横截平面流型分析
4.4.2 微通道温度的分析
4.4.3 单侧V形肋强化传热机理
4.5 双侧V型斜肋的机理分析
4.5.1 横截平面流型分析
4.5.2 微通道温度的分析
4.5.3 双侧V型肋强化传热机理
4.6 带有V型斜肋的微通道热沉的结构优化
4.6.1 V型肋张角对热沉效果的影响
4.6.2 V型肋高对换热的影响
4.6.3 V型肋肋间距对换热的影响
4.6.4 V型肋长对热沉的影响
4.6.5 带有V型斜肋的微通道的结构改进
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文主要结论
5.2 存在的问题和展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]纳米流体强化传热机理研究[D]. 李强.南京理工大学 2004
本文编号：2930358
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景
1.2 微通道内纳米流体传热的研究现状
1.2.1 纳米流体传热的研究现状
1.2.2 微通道热沉的研究现状
1.2.3 研究方法
1.3 微热沉的在太阳能中的运用
1.4 本文研究的意义
1.5 论文的主要内容
第二章 微流动理论与数值计算方法
2.1 微尺度流动理论
2.1.1 微尺度化引起的问题
2.1.2 微尺度模型
2.1.3 微尺度流动的状态
2.2 数值模拟理论模型
2.2.1 计算流体力学基本方程
2.2.2 多相流模型
2.2.3 非均匀两相流模型
2.3 数值模拟的计算方法
2.3.1 有限体积法基础
2.3.2 边界条件和初始条件
2.3.3 数值模拟过程
2.4 本章小结
第三章 带交错梯形脊肋阵列热沉的分析与优化
3.1 带交错梯形脊肋阵列微通道的结构设计
2O3-H2O纳米流体的数值模型"> 3.2 Al2O3-H2O纳米流体的数值模型
3.2.1 控制方程
3.2.2 流动及热边界条件
3.2.3 求解方法及参数设置
2O3/水纳米流体导热系数模型"> 3.3 Al2O3/水纳米流体导热系数模型
2O3/水纳米流体导热系数模型"> 3.3.1 Al2O3/水纳米流体导热系数模型
2O3-H2O纳米流体导热系数自定义函数"> 3.3.2 Al2O3-H2O纳米流体导热系数自定义函数
3.4 网格的划分和有效性验证
3.4.1 网格的生成及无关性验证
3.4.2 数值模型的有效性验证
3.5 带交错梯形脊肋阵列纳米流体传热分析
3.5.1 肋形的选择
3.5.2 纳米流体的影响
3.5.3 流型的分析
3.5.4 强化换热机制分析
3.6 双层带交错梯形脊肋阵列的参数化研究
3.6.1 梯形肋宽的优选
3.6.2 梯形肋前楔角的优选
3.6.3 梯形肋高的优选
3.6.4 梯形肋间距的优选
3.7 本章小结
第四章 带有V型斜肋的微通道热沉的分析与优化
4.1 微热沉器结构的总体模型
4.1.1 带有V型斜肋微通道热沉的总体结构设计
4.1.2 V型斜肋微通道的结构
4.2 数值模型
4.2.1 边界条件
4.2.2 有效性验证
4.3 微通道散热器在流场内的传热分析
4.3.1 纳米颗粒体积分数的影响
4.3.2 全局三维流型
4.3.3 Z方向上的温度比较
4.4 单侧V型斜肋的机理分析
4.4.1 横截平面流型分析
4.4.2 微通道温度的分析
4.4.3 单侧V形肋强化传热机理
4.5 双侧V型斜肋的机理分析
4.5.1 横截平面流型分析
4.5.2 微通道温度的分析
4.5.3 双侧V型肋强化传热机理
4.6 带有V型斜肋的微通道热沉的结构优化
4.6.1 V型肋张角对热沉效果的影响
4.6.2 V型肋高对换热的影响
4.6.3 V型肋肋间距对换热的影响
4.6.4 V型肋长对热沉的影响
4.6.5 带有V型斜肋的微通道的结构改进
4.7 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文主要结论
5.2 存在的问题和展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]纳米流体强化传热机理研究[D]. 李强.南京理工大学 2004
本文编号：2930358
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2930358.html
