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多孔材料中芯吸流动的运动机理研究

发布时间:2021-08-12 18:02
  多孔介质中的自发芯吸流动近年来受到了很多关注,并在许多领域得到广泛应用,如石油开采,农业灌溉,热管散热,微流体泵送等。例如,在集成电路行业,电子器件的小型化已成为发展的主流趋势。随着电子器件的特征尺寸不断减小,芯片的集成度,封装密度和工作效率不断增加,使芯片的热通量密度迅速上升。热管作为高效的散热装置得到了广泛的应用。现代热管技术通常使用高空隙率的材料如泡沫金属作为吸液芯来来提高散热效率,近年来这种材料的芯吸流动的行为引起了很多关注。尽管已经有许多模型来描述不同多孔材料中的芯吸流动行为,但这些模型都适用于低孔隙率材料,例如土壤渗流和岩石裂隙流动等。对于高孔隙率的开孔材料,由于孔之间相互连通,结构复杂,流体与固体之间的相互作用比较复杂,因此没有一个具体的模型来描述高孔隙的芯吸流动过程。本研究的目的是研究具有开孔结构的泡沫金属中的微流体运动机理。研究的的对象是表面经过处理的泡沫铜。影响多孔材料的芯吸性能有很多因素,如孔径大小,固-液接触角,孔隙率等。在研究中我们首先对泡沫铜进行表面处理,使其表面覆盖一层纳米结构,从而表面变成具有接近零接触角的超亲水性,从而大大的提高了芯吸能力。对于泡沫铜的... 

【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】:63 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
Acknowledgement
Nomenclature
Chapter1 Introduction
    1.1 Background
        1.1.1 Overview of porous media
        1.1.2 Spontaneous wicking in porous media
        1.1.3 Significance of research
    1.2 Literature review
        1.2.1 Research on wicking rise phenomenon
        1.2.2 Research on flow in metal foams
    1.3 Objectives
    1.4 Thesis outline
Chapter2 Theory of capillary flows
    2.1 Wicking in a capillary tube
    2.2 Wicking in porous media
    2.3 Summary
Chapter3 Experimental details
    3.1 Material preparation
        3.1.1 Determination of oxidation solution concentration
        3.1.2 Super hydrophilic treatment of copper foams
    3.2 Measurement of parameters
        3.2.1 Contact angle
        3.2.2 Characterization by SEM
        3.2.3 Porosity
    3.3 Wicking experiment set up
    3.4 Wicking experiment under the microscope
    3.5 Summary
Chapter4 Results and discussion
    4.1 Result of the super hydrophilic treatment
        4.1.1 Contact angles of cooper sheets
        4.1.2 Contact angle of treated copper foams
    4.2 Morphological characterization by SEM
    4.3 Measurement results of porosity
    4.4 Image analysis
    4.5 Result of wicking
        4.5.1 Results of samples with pore size50μm
        4.5.2 Results of samples with pore density90PPI
        4.5.3 Verification of wicking stratification
        4.5.4 Calculation of permeability and effective radius
        4.5.5 Summary
Conclusions
References
Author’s Publications
中文摘要


【参考文献】:
期刊论文
[1]超轻多孔泡沫金属平板热管的传热性能研究[J]. 纪献兵,徐进良,Abanda Aime Marthial,薛强.  中国电机工程学报. 2013(02)



本文编号:3338803

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