基于Y-形单元分形吸液芯结构流动与传热性能研究

发布时间：2017-08-18 05:02

  本文关键词：基于Y-形单元分形吸液芯结构流动与传热性能研究

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【摘要】：随着光电领域快速发展,光电子器件及光电子设备正在朝着集成度高、质轻、量小的方向发展,这一发展趋势就对传统散热产品的单位面积散热能力提出了更高的要求。因此,在传统烧结型吸液芯结构设计的基础上,结合实际情况对其结构进一步的改善,将会极大提升热管和均热板散热性能的上升空间。基于传统散热产品的发展现状,提出了芯板一体吸液芯结构的概念。受植物叶脉分形网状结构的启发,同时在总结相关分形理论工程应用的基础上,设计出了一种基于Y-形单元分形吸液芯结构,并给出了相应的分形规律。运用化学腐蚀的方法加工制作了该新型洗液芯结构的实验样品,并阐述了加工制作工艺流程。理论分析了该分形吸液芯主脉槽道中毛细流动的物理过程,运用Young-Laplace方程和纳维-斯托克斯方程,建立了毛细流动时间与主脉结构参数之间的解析关系,通过与相关研究成果的对比,论证了分析方法的正确性。并运用数值模拟的方法,对主脉槽道内工质的流动受整个分形网络的宏观结构的影响展开了较为详细地分析,得出了分形级数和分形角度对槽道内工质流动所产生的影响规律。运用理论分析的方法,在薄膜蒸发传热等相关理论的基础上,针对该型吸液芯用于蒸发端时的传热过程做了详细的研究工作。构建了该型吸液芯结构用作蒸发端时的热阻网络模型,建立了蒸发端热阻与吸液芯几何结构、充液率、热流密度、过热度等物理参数之间的解析关系。在理论分析的基础上,运用实验的方法模拟了该型吸液芯用作蒸发端时的工作环境,通过设置不同组别的外部变量条件,并对相应目标数据的提取和对比分析,很好地验证和补充了理论分析的结果。
【关键词】：分形结构 吸液芯 毛细流动 蒸发传热
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景11-12
• 1.3 均热板及吸液芯研究现状与发展趋势12-17
• 1.3.1 均热板研究现状12-14
• 1.3.2 吸液芯结构研究现状及发展趋势14-17
• 1.3.2.1 吸液芯结构研究现状14-16
• 1.3.2.2 吸液芯结构发展趋势16-17
• 1.4 微尺度传质传热相关理论简单介绍17-22
• 1.4.1 毛细现象及流体力学简介17-20
• 1.4.2 薄膜蒸发传热理论介绍20-22
• 1.5 论文研究意义及内容22-23
• 1.5.1 论文来源及研究意义22-23
• 1.5.2 论文主要研究内容23
• 1.6 本章小结23-24
• 第二章 新型吸液芯结构设计与样品试制24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 分形结构的研究应用24-27
• 2.3 基于Y-形单元分形结构吸液芯的设计27-30
• 2.3.1 分形吸液芯主通道结构28-29
• 2.3.2 分形吸液芯微通道结构29-30
• 2.4 新型吸液芯结构实验加工方法简介30-32
• 2.4.1 吸液芯结构样品试制不同加工方法尝试30-31
• 2.4.2 化学腐蚀加工方法简介31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 新型吸液芯结构主脉流动性能研究33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 Young-Laplace方程33-35
• 3.3 新型吸液芯主脉Y-形微槽道的毛细力理论计算35-44
• 3.3.1 Y-形单元槽道毛细流动时间的理论计算35-40
• 3.3.1.1 Y-形单元槽道毛细流动几何模型建立35-37
• 3.3.1.2 Y-形微槽道毛细流动数学模型建立37-40
• 3.3.2 Y-形微槽道几何结构对毛细流动的影响40-44
• 3.4 基于Y-形单元分形网络主脉对液相流动影响的数值研究44-50
• 3.4.1 模型与边界条件45-46
• 3.4.2 模拟仿真结果分析46-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 新型吸液芯结构热阻计算51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 新型吸液芯结构热阻网络分析51-53
• 4.2.1 热管正常工作条件下热阻网络模型51-52
• 4.2.2 吸液芯细脉结构热阻分析52-53
• 4.3 新型吸液芯结构热阻计算模型理论推导53-59
• 4.3.1 新型吸液芯结构传导热阻计算54-56
• 4.3.2 新型吸液芯结构蒸发热阻计算56-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 新型吸液芯结构热性能实验研究61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 实验方案设计61-63
• 5.3 主要实验器材介绍以及试验平台搭建63-66
• 5.3.1 测量本体系统63-64
• 5.3.2 数据采集系统64-65
• 5.3.3 热源加热系统65-66
• 5.4 实验数据采集与处理66-75
• 5.4.1 待测实验量说明66
• 5.4.2 测量结果分析66-69
• 5.4.3 提取实验数据69-72
• 5.4.4 实验数据处理及分析72-75
• 5.5 实验结果评价75
• 5.6 本章小结75-77
• 结论与展望77-79
• （一）主要结论77-78
• （二）研究展望78-79
• 参考文献79-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

【参考文献】

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本文编号：692749