微尺度受熱表面自然對流傳熱數(shù)值模擬.pdf

1、隨著微電子機(jī)械設(shè)備的發(fā)展和進(jìn)步,微尺度下自然對流傳熱研究的重要性也隨之顯現(xiàn)出來。同時,納米流體作為一種新型傳熱工質(zhì),其特殊的流動與傳熱特性使其在能源、化工、電子等眾多領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。納米流體在微尺度下的自然對流研究也成為當(dāng)前傳熱學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)。
　　 本研究使用商用CFD商用軟件FLUENT分別模擬了20、40、60、80、100微米直徑的加熱絲在大空間的自然對流情況,得出其速度、溫度的分布與邊界條件的設(shè)置有關(guān),此外

2、還跟加熱絲直徑有關(guān),即表現(xiàn)出一定的尺度效應(yīng)。隨后整理的Nu值趨于一致,說明隨著尺度的減小,流體在加熱絲近壁區(qū)出現(xiàn)純導(dǎo)熱現(xiàn)象。使用20微米加熱絲模擬了其在受限空間內(nèi)自然對流傳熱情況,發(fā)現(xiàn)負(fù)方向(即受限空間部分)速度變化急劇,y正方向(相當(dāng)于無限大空間)速度變化緩慢與大空間自然對流情況相同,同時也可以從Nu值看出,受限空間內(nèi)換熱也有所加強(qiáng)。本文還分別采用單相流和兩相流模型進(jìn)行了納米流體的數(shù)值模擬,并將結(jié)果和常規(guī)介質(zhì)進(jìn)行比較。分析表明,對于F

3、LUENT中的單相流模型設(shè)置僅僅是改變了介質(zhì)的物性,故其相對于常規(guī)介質(zhì)而言速度、溫度的提高并不是很明顯;但當(dāng)采用兩相流設(shè)置方法時,速度、溫度相對于常規(guī)介質(zhì)和采用單相流的設(shè)置方法都有很大的提高,原因是因?yàn)閮上嗔髟O(shè)置將固體顆粒和液體分開設(shè)置,顆粒與液體分子間相互作用予以考慮,出現(xiàn)與常規(guī)介質(zhì)流動和換熱不同的模擬結(jié)果。
　　 本研究討論了常規(guī)介質(zhì)和納米流體在微尺度下自然對流傳熱,預(yù)計(jì)對器件等的微型化以及納米流體的實(shí)際應(yīng)用具有一定的理論指