楔形結(jié)構(gòu)矩形微通道內(nèi)流動和傳熱研究.pdf

1、本研究是針對去離子水流經(jīng)微通道下的,流動和傳熱特性進行實驗和模擬分析。選用了水力直徑分別為125μm、166.67μm和187.5μm的楔形微通道,其分支數(shù)包括0分支、1分支和2分支,雷諾數(shù)Re小于2300。
　　首先針對0分支的矩形微通道進行實驗研究,其流動摩擦因子f,與理論計算值相一致。但泊肅葉數(shù) Po并不恒定,故而深寬比不再是唯一的決定因素。傳熱方面,隨著雷諾數(shù)的增加,換熱準則數(shù)Nu逐漸上升。但不同水力直徑的微通道,其實驗換

2、熱性能,與Dittus-Boelter和Shah經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式的預(yù)測結(jié)果相異。
　　繼而研究了1分支和2分支的楔形結(jié)構(gòu)微通道,其實驗與模擬壓降值,皆隨著流率漸增,呈相同微幅非線性的發(fā)展趨勢。但在高雷諾數(shù)區(qū)間,由于轉(zhuǎn)角處的阻力增加,使得誤差增大。同時沿程壓損在總壓損中所占比例,因流量增大而漸進減小。實驗結(jié)果還表明,深寬比與分支數(shù)對于流道壓損的影響,前者要大于后者。
　　同樣的,深寬比與分支數(shù)對換熱性能的影響也不一致。固定分支數(shù)時,

3、不同深寬比的微通道,渦流強化換熱效果呈非線性變化。另一方面,固定流道總長度時,并非選擇越多分支,微通道換熱性能就越好。在本研究中,分支數(shù)對換熱性能的影響,要大于深寬比。
　　最后通過數(shù)值模擬的方法,闡述了楔形微通道中T型分支結(jié)構(gòu)與L型彎頭結(jié)構(gòu),對于流動和傳熱的作用。由于去離子水的流動方向發(fā)生突變,轉(zhuǎn)角處的離心力使得流體壓力突增。同時產(chǎn)生的對稱旋轉(zhuǎn)渦流,破壞了近壁面處的滯留行為。中心處的冷流體被二次流攜帶著,與壁面處高溫流體實現(xiàn)充分