微通道内流体的流动与换热的理论研究和数值分析

发布时间：2017-05-15 06:01

  本文关键词：微通道内流体的流动与换热的理论研究和数值分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 近年来,随着电子设备组装密度越来越高,散热问题越来越突出,微通道换热作为一门新兴的热控制技术在诸多领域开始应用,这使得微通道内流动与传热过程的研究成为当前的传热学研究热点。 本文针对理想的、定物性及不可压缩流体,在稳态层流流动状态下,研究了速度滑移对微通道内的速度场的分布和流动阻力影响;在考虑温度跳变和流体轴向导热的情况下,研究了微通道的对流和传导换热问题。对微通道在不同的热边界条件下的对流和传导微分方程进行了理论推导,并利用分离变量法求解其微分方程,得到温度场含有参数解的形式。然后利用流固边界耦合传热的边界条件和已知热边界条件建立方程组确定参数,并最终计算出温度跳变长度、局部努塞尔数和平均努塞尔数。最后通过仿真分析表明随着速度滑移的程度的增加,边界滑移速度增加,流动阻力下降;在微小尺度下,在流体和固体边界面温度有明显的跳变,导致局部努塞尔数和平均努塞尔数小于经典的解析解和关联式的解。
【关键词】：微通道 速度滑移 温度跳变 流动阻力 努塞尔数
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘 要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 微通道内流动和换热的研究背景8-10
• 1.2 微通道流动和换热的研究现状10-13
• 1.2.1 微通道内流体的流动特性研究10-11
• 1.2.2 微通道内流体对流换热特性研究11-12
• 1.2.3 微尺度对流和传热的研究方法12-13
• 1.3 课题概述及所做的主要工作13-15
• 1.3.1 课题的研究意义13
• 1.3.2 论文的主要工作13-15
• 第二章 微流体力学基础15-20
• 2.1 微流体的概述15-17
• 2.2 微通道的流动阻力17-20
• 2.2.1 速度滑移边界条件的导出17-18
• 2.2.2 圆形微通道的流动阻力18-20
• 第三章 微传热学基础20-30
• 3.1 热传导基本理论20-24
• 3.1.1 经典的热传导基本定律20
• 3.1.2 热传导微分方程20-22
• 3.1.3 微热传导微分方程22-24
• 3.2 对流换热的基本理论24-30
• 3.2.1 牛顿冷却公式24
• 3.2.2 对流换热控制方程24-26
• 3.2.3 边界层概念26-28
• 3.2.4 相似特征数28-29
• 3.2.5 对流换热问题的求解方法29-30
• 第四章 微圆管内层流流动与换热30-46
• 4.1 微通道内流体的对流换热30-35
• 4.1.1 温度跳变条件30
• 4.1.2 控制方程及其求解30-34
• 4.1.3 温度跳变边界条件34
• 4.1.4 流固界面的热流密度34-35
• 4.2 微通道管壁的稳态热传导35-37
• 4.2.1 控制方程及其求解35-36
• 4.2.2 与微圆管流体对流换热协调的边界条件36-37
• 4.3 微圆管的耦合传热的计算37-45
• 4.3.1 耦合问题的解法38-40
• 4.3.2 不同边界条件下参数的确定40-44
• 4.3.3 微圆管内对流换热的特征数44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 仿真与分析46-53
• 5.1 微通道内流动的仿真与分析46-49
• 5.2 微通道换热的仿真与分析49-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 作者在读期间的研究成果58

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 刘君;微通道流动特性的数值分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 孙发明;喷雾冷却建模与仿真分析[D];西安电子科技大学;2009年

3 张杰;脉冲强磁场~3He-~4He稀释制冷系统传热传质仿真及优化研究[D];华中科技大学;2008年

4 肖松;高变比脉冲MEMS平面变压器的结构设计与热性能研究[D];电子科技大学;2012年

5 王焕云;电动汽车空调换热器设计制造工艺的优化研究[D];山东大学;2012年

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本文编号：366969