渐变式平板脉动热管的数值模拟与分析

发布时间：2020-05-10 22:04

【摘要】：平板脉动热管不仅具有体积小、结构简单且能实现高效热量传输等优点,而且因其独特的结构能满足电子设备散热安装需求,因此它成为了应用在电子元件冷却和空间控热领域的新型高效元件。本文在普通型平板脉动热管的研究基础上,根据微泵效应提出了一种新型的渐变式平板脉动热管,并利用VOF方法建立了气液两相流动与传热的非稳态模型,对普通型平板脉动热管和渐变式平板脉动热管进行了数值模拟。利用工质的气体体积分布云图分析了两种平板脉动热管管内的气液两相行为及其流向的特点;根据两种平板脉动热管的蒸发段温度振荡曲线分析了渐变式结构对平板脉动热管启动温度和振荡的影响;通过改变平板脉动热管的大/小截面的比值及运行工况得到了两种平板脉动热管的启动时间和运行热阻的规律,并对两种平板脉动热管的启动时间和运行热阻进行了比较分析。模拟结果表明:(1)渐变式结构对气液塞变化影响不大,但增加了管内泡状流的范围,且有利于形成稳定的单向循环流;由温度振荡曲线也得知,渐变式结构增加了管内工质蒸发段温度的振荡频率,并减小了温度的振荡幅度。(2)随着大/小截面比值的增加,渐变式平板脉动热管的启动优势越来越明显;在40%和50%充液率下两类平板脉动热管启动时间的差值较大,当充液率超过50%后两类平板脉动热管的启动时间的的差值逐渐减小;热流密度越大,两类脉动热管启动时间的差值也越大;工质不同时,两类脉动热管启动时间的差值也不同。(3)随着渐变式结构大/小截面比值的增大,平板脉动热管的运行热阻先减小后增大,并在1.5:1比值时达到最优;在较大的加热热流密度下,渐变式结构对平板脉动热管的影响增强,此时两类平板脉动热管运行热阻的差值明显大于较小加热热流密度下的运行热阻差值;在相同工况下以水、甲醇和乙醇为工质时两类平板脉动热管运行热阻的降低程度不同,其中以甲醇为工质的平板脉动热管的降低程度最明显。
【图文】：

图 1-1 射流冲击技术工作原理[3]gure 1-1 Working principle of jet impact technolo另一种典型的根据相变来强化换热的技术augler 等人首次提出，，传统的热管包含入适量的工质，并通过工质传递热量。其的传热性能而被广泛的用于电子元件和成为限制其大批量生产的主要因素。i[5]提出了脉动热管，脉动热管的管径一芯、不需要消耗外界的机械功或者其他形热后发生相变并把热量传递到冷凝段，热多种形式，在解决电子元件散热问题的

图 1-2 热管的工作原理Figure 1-2 The working principle of heat pipe介行机理及分类行机理是：先把脉动热管抽为真空，再冲入一定管内真空状态和表面张力的影响，管内工质启动时，蒸发段内壁面附近的液塞由于吸收热着热量的逐渐增加，小气泡受热膨胀成为大冷凝段由于壁面温度低，其汽塞逐渐凝结放热多，故在蒸发段与冷凝段之间形成压力差，管液压差等的共同作用下不断脉动并携带热量流工质达到动态平衡，故在蒸发段与冷凝段之间
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK172.4

【参考文献】

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本文编号：2657966