喷雾冷却换热特性的数值模拟与实验研究

发布时间：2023-03-25 03:44

　　当前电子技术和激光技术产业迅猛发展,这些电子器件和激光器件在工作中会产生较高的热流,每平方厘米可达数百瓦乃至数千瓦的量级。而它们的最佳工作温度一般要求不超过75℃。喷雾冷却因其具备传热热阻小、换热性能好、温度梯度低、沸腾换热无滞后性和工质流量需求少等优点,在大功率器件散热方面有着广阔的应用前景。目前大多数研究以强化喷雾冷却换热效果为主,而关于表面润湿特性的研究多集中于池沸腾方面。本文以去离子水为冷却介质,通过数值模拟与实验研究对喷雾冷却无沸腾区换热特性进行相关研究,重点研究表面特性对其换热特性的影响。具体研究内容如下:1.基于欧拉-拉格朗日模型建立喷雾冷却换热数值模型,改变热源输入热流、喷嘴高度和冷却介质流量等参数,探究其对喷雾冷却传热特性的影响规律,重点分析热表面温度、液膜厚度与流速的分布特点。2.搭建喷雾冷却实验装置,实验研究基本因素包括喷嘴高度、喷嘴流量及加热功率对喷雾冷却传热特性的影响,发现这些参数对喷雾冷却性能的影响规律与数值模拟结果一致。3.改变表面粗糙度和表面润湿特性,探究不同粗糙度表面及超亲水/疏水表面在喷雾冷却无沸腾区的换热性能。发现粗糙度改变对喷雾冷却换热特性并没有...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 喷雾冷却机理研究
        1.2.2 喷雾冷却影响因素研究
        1.2.3 喷雾冷却数值模拟
    1.3 本文的主要工作
第2章 喷雾冷却数值模拟研究
    2.1 物理模型
    2.2 数值模型
        2.2.1 连续相模型
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 离散相模型
        2.2.4 壁面液膜模型
        2.2.5 连续相与离散相耦合
        2.2.6 初始条件和边界条件设置
    2.3 模型验证
        2.3.1 网格无关性验证
        2.3.2 模型可靠性验证
    2.4 模拟结果分析
        2.4.1 加热功率对喷雾冷却换热特性的影响
        2.4.2 喷嘴高度对喷雾冷却换热特性的影响
        2.4.3 喷嘴质量流量对喷雾冷却换热特性的影响
    2.5 本章小结
第3章 喷雾冷却实验系统
    3.1 喷雾冷却实验系统
        3.1.1 喷雾系统
        3.1.2 冷却介质的选择
        3.1.3 模拟热源
        3.1.4 数据采集与处理系统
        3.1.5 实验方案
    3.2 数据处理及不确定度分析
    3.3 重复性实验验证
    3.4 本章小结
第4章 喷雾冷却换热特性实验研究
    4.1 基于光滑表面喷雾冷却换热特性的研究
    4.2 表面粗糙度与表观接触角的测量
    4.3 表面粗糙度对喷雾冷却换热特性的影响
    4.4 超亲水/疏水表面对喷雾冷却换热特性的影响
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献



本文编号：3770467