小波分解方法分辨出跨越2到3個時間尺度的針肋型微通道沸騰傳熱機理.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，本文針對微流體在硅基微通道內(nèi)的流動沸騰波動特性進行了創(chuàng)新性的實驗研究。
　　本研究采用微電子機械系統(tǒng)(MEMS)加工工藝，設(shè)計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，建成了高速的、高空間分辨率的、高精度的、時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)，進行了單相水校核實驗和氣液兩相流動沸騰實驗。微通道中的流動沸騰特性受流量、熱流密度、通道結(jié)構(gòu)，入口溫度等各參數(shù)的影響，由44個工況歸納出三類流動沸騰不穩(wěn)定區(qū)間:當(dāng)q/G＜0.62 kJ/kg時，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，微通道內(nèi)出現(xiàn)自維持的周期性沸騰模式，進出口壓差和壁溫呈現(xiàn)周期10～15s的波動;當(dāng)q/G＞1.13 kJ/

3、kg時，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沸騰的波動信號，明確分辨出這三類不穩(wěn)定流動沸騰類型和機理: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，包含兩個時間尺度;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，包含三個時間尺度;第三類沸騰不穩(wěn)定性為密度波不