小波分解方法分辨出跨越2到3個(gè)時(shí)間尺度的針肋型微通道沸騰傳熱機(jī)理.pdf

1、微小型化是當(dāng)代科技發(fā)展的重要方向之一。隨著時(shí)代發(fā)展，空間、信息及生物等高新技術(shù)領(lǐng)域亟待解決超小面積、超高熱流密度條件下的換熱問題。在這一背景下，本文針對(duì)微流體在硅基微通道內(nèi)的流動(dòng)沸騰波動(dòng)特性進(jìn)行了創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究采用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加工工藝，設(shè)計(jì)并加工了一種具有微針肋結(jié)構(gòu)的硅基微通道芯片，設(shè)計(jì)并搭建了微流體閉式循環(huán)回路系統(tǒng)和微流體光學(xué)平臺(tái)，建成了高速的、高空間分辨率的、高精度的、時(shí)鐘同步的流體傳熱和可視化數(shù)

2、據(jù)采集系統(tǒng)。
　　采用去離子水為工質(zhì)，進(jìn)行了單相水校核實(shí)驗(yàn)和氣液兩相流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)。微通道中的流動(dòng)沸騰特性受流量、熱流密度、通道結(jié)構(gòu)，入口溫度等各參數(shù)的影響，由44個(gè)工況歸納出三類流動(dòng)沸騰不穩(wěn)定區(qū)間:當(dāng)q/G＜0.62 kJ/kg時(shí)，微通道內(nèi)沸騰初始，呈現(xiàn)準(zhǔn)穩(wěn)定沸騰模式;當(dāng)0.62 kJ/kg＜ q/G＜1.13 kJ/kg時(shí)，微通道內(nèi)出現(xiàn)自維持的周期性沸騰模式，進(jìn)出口壓差和壁溫呈現(xiàn)周期10～15s的波動(dòng);當(dāng)q/G＞1.13 kJ/

3、kg時(shí)，微通道內(nèi)沸騰劇烈，呈現(xiàn)準(zhǔn)穩(wěn)定沸騰模式。觀察到新的沸騰現(xiàn)象，如液島、錐形兩相沸騰發(fā)展區(qū)、兩種沸騰核化模式等。
　　創(chuàng)新性地使用小波分析方法處理以上流動(dòng)沸騰的波動(dòng)信號(hào)，明確分辨出這三類不穩(wěn)定流動(dòng)沸騰類型和機(jī)理:第一類沸騰不穩(wěn)定性為密度波不穩(wěn)定性與氣液流型轉(zhuǎn)換引起的不穩(wěn)定性耦合，包含兩個(gè)時(shí)間尺度;第二類沸騰不穩(wěn)定性為壓力降型不穩(wěn)定性、密度波不穩(wěn)定性以及氣液流型轉(zhuǎn)換引起的不穩(wěn)定性耦合，包含三個(gè)時(shí)間尺度;第三類沸騰不穩(wěn)定性為密度波不