表面形貌的Cantor集分形描述及粗糙微通道中流動與換熱的數(shù)值模擬.pdf

1、可靠高效的熱控系統(tǒng)是空間飛行器安全工作的首要前提，隨著空間飛行器的發(fā)展，迫切需求靈活性更高，自重更輕，無泵功消耗的換熱設(shè)備。在該方面已開展了大量的研發(fā)工作，目前最具發(fā)展前景的當推微槽道毛細熱管，尤其是燕尾形軸向槽道熱管作為微槽道毛細熱管的典型代表，具有很強的毛細泵壓和吸液芯滲透性，表現(xiàn)出了更優(yōu)越的導(dǎo)熱性能和恒溫特性，可于微重力環(huán)境下安全、可靠、穩(wěn)定地工作，在航天熱控系統(tǒng)、微電子元器件散熱等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文建立

2、了燕尾形軸向微槽熱管液體流動和傳熱模型并進行了數(shù)值求解，計算了其最大傳熱能力。模型考慮了汽-液界面剪切力的作用，分析了熱管內(nèi)氣、液相流體壓力和流速及彎月面毛細半徑沿軸向的變化特性，并討論了熱負荷對蒸發(fā)段端口毛細半徑的影響，以及工作溫度和吸液芯結(jié)構(gòu)對最大傳熱能力的影響。研究表明：彎月面毛細半徑沿軸向非線性增加，在蒸發(fā)段和絕熱段變化較小，而從冷凝段開始急劇上升；熱管內(nèi)蒸氣沿程壓差遠小于液相壓差；液體的平均速度遠小于蒸氣的平均速度；微槽熱管的

3、最大傳熱能力受工作溫度和毛細芯結(jié)構(gòu)尺寸的影響較大；燕尾形底寬的增大或微槽高度的增加有利于提高熱管的最大傳熱能力，而蒸氣腔半徑對最大傳熱能力的影響則并不明顯。
　　 此外，本文搭建了一套軸向槽道熱管性能測試實驗臺，開展了燕尾形軸向槽道熱管性能測試實驗，著重分析了不同冷源溫度下熱負荷對熱管軸向溫度分布的影響。同時實驗研究驗證了理論模型的正確性。
　　 為揭示熱管微槽內(nèi)蒸發(fā)傳熱機理，本文將微槽內(nèi)汽.液交界面分為非蒸發(fā)區(qū)、蒸發(fā)薄

4、液膜區(qū)和彎月面區(qū)三個部分。在考慮了汽.液交界面熱阻、脫離壓力和表面張力的影響的基礎(chǔ)上，建立了微槽內(nèi)蒸發(fā)薄液膜區(qū)的傳熱特性模型，而在彎月面區(qū)建立了一維熱傳導(dǎo)模型。計算給出了液膜厚度、汽。液交界面溫度、熱流量和液體蒸發(fā)量沿液膜方向的變化，以及蒸發(fā)薄液膜區(qū)的傳熱量在整個氣液交界面的傳熱量中所占比率，討論了過熱度對汽.液交界面溫度、熱流量、液體蒸發(fā)量的影響。研究表明：蒸發(fā)薄液膜的曲線輪廓幾乎接近直線；熱流量和液體蒸發(fā)量在蒸發(fā)薄液膜和非蒸發(fā)區(qū)交界