復雜結構微通道液冷散熱技術及應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 微型散熱器換熱技術的發(fā)展 2
1.2.1 微通道定義 2
1.2.2 微結構 2
1.2.3 微型散熱器結構的優(yōu)化設計 5
1.2.4 納米流體 7
1.3 本書目的和內(nèi)容 9
參考文獻 9
第2章 微結構對流動換熱性能影響的研究方法 14
2.1 數(shù)值研究方法 14
2.1.1 數(shù)學模型 14
2.1.2 數(shù)值模擬 18
2.1.3 數(shù)值優(yōu)化 20
2.2 實驗研究方法 24
2.2.1 流場可視化測試 24
2.2.2 單相對流換熱實驗 29
2.2.3 實驗誤差分析 33
2.3 強化傳熱性能的評價方法 34
2.3.1 強化傳熱因子 34
2.3.2 場協(xié)同原理 35
2.3.3 熵產(chǎn)原理 38
2.3.4 熱能傳輸效率 41
2.4 本章小結 42
參考文獻 42
第3章 微結構對流動特性的影響 45
3.1 Micro-PIV圖像及數(shù)據(jù)處理 45
3.1.1 Micro-PIV圖像預處理 46
3.1.2 Micro-PIV數(shù)據(jù)處理 47
3.2 宏觀尺度圓柱繞流的基本特性 50
3.2.1 圓柱繞流的邊界層分離 50
3.2.2 宏觀圓柱繞流的流動狀態(tài) 51
3.3 單個微針肋通道內(nèi)流體的流動特性 52
3.3.1 微針肋結構 52
3.3.2 圓形微針肋的繞流特性 53
3.3.3 水滴形微針肋的繞流特性 60
3.4 流體橫掠順排微針肋陣列的流動特性 62
3.4.1 順排微針肋陣列的結構 63
3.4.2 流動特性分析 64
3.5 流體橫掠叉排水滴形微針肋陣列的流動特性 66
3.5.1 叉排水滴形微針肋陣列結構 66
3.5.2 速度場分布 67
3.6 流體橫掠叉排翼形微針肋的流動特性 70
3.6.1 翼形微針肋結構 70
3.6.2 流場可視化分析 71
3.7 凹穴與內(nèi)肋組合微通道內(nèi)流體的流動特性 73
3.7.1 凹穴與內(nèi)肋組合的微通道結構 73
3.7.2 速度分布 74
3.7.3 矢量場分析 76
3.7.4 旋渦形成分析 78
3.8 本章小結 79
參考文獻 80
第4章 微結構對換熱性能的影響 81
4.1 凹穴形微通道內(nèi)流體的流動換熱性能 81
4.1.1 微通道結構參數(shù) 82
4.1.2 壓降特性分析 82
4.1.3 傳熱特性分析 88
4.1.4 熱阻特性分析 92
4.2 鋸齒形微通道內(nèi)流體的流動與換熱特性 94
4.2.1 鋸齒形微通道結構 95
4.2.2 鋸齒的相對長度對流動換熱特性的影響 95
4.2.3 鋸齒擴展段相對長度對流動換熱特性的影響 99
4.3 凹穴與內(nèi)肋組合微通道內(nèi)流體的流動與換熱特性 102
4.3.1 微通道的結構參數(shù) 102
4.3.2 流動與傳熱特性分析 104
4.3.3 形狀對流動及傳熱的影響 106
4.3.4 凹穴與內(nèi)肋高度對流動及傳熱的影響 109
4.3.5 強化傳熱機理的熱力學分析 112
4.4 凹穴與針肋組合微通道內(nèi)的流動與傳熱特性 117
4.4.1 凹穴與針肋組合微通道結構 117
4.4.2 流體的流動特性 118
4.4.3 傳熱特性 121
4.4.4 熵產(chǎn)分析 123
4.5 流體橫掠微針肋陣列熱沉的傳熱特性 124
4.5.1 流體橫掠順排微針肋陣列的傳熱特性 124
4.5.2 流體橫掠叉排水滴形微針肋陣列的傳熱特性 127
4.5.3 流體橫掠叉排翼形微針肋陣列的傳熱特性 129
4.5.4 流動阻力特性 131
4.5.5 熱阻與泵功的關系 132
4.6 本章小結 133
參考文獻 134
第5章 微通道熱沉結構設計 135
5.1 微通道熱沉結構的優(yōu)化分析 135
5.1.1 微通道熱沉的進出口方式 135
5.1.2 微通道熱沉的進出口槽道形狀 139
5.1.3 微通道結構的優(yōu)化設計 141
5.1.4 微通道熱沉的流動換熱特性 143
5.2 微通道熱沉的綜合性能實驗 147
5.2.1 微通道熱沉B的綜合性能 147
5.2.2 微通道熱沉C的綜合性能 153
5.3 本章小結 157
參考文獻 157
第6章 歧管式微通道熱沉結構設計 158
6.1 優(yōu)化設計軟件開發(fā) 158
6.1.1 優(yōu)化方法 158
6.1.2 優(yōu)化算法 159
6.1.3 懲罰函數(shù) 160
6.1.4 優(yōu)化程序設計 161
6.2 歧管式微通道熱沉的優(yōu)化結果與討論 168
6.2.1 歧管式微通道熱沉模型 168
6.2.2 模型驗證 169
6.2.3 通道組數(shù)與泵功的關系 169
6.2.4 進出口寬度對熱阻和泵功的影響 170
6.2.5 冷卻液流量與泵功、熱阻的關系 170
6.2.6 翅片厚度和微通道寬度對熱阻的影響 170
6.2.7 底板溫度分布 171
6.3 歧管式微通道熱沉的實驗結果與討論 172
6.3.1 歧管式微通道熱沉的加工 173
6.3.2 結果分析與討論 174
6.4 歧管式流體橫掠微針肋陣列熱沉 175
6.5 本章小結 176
參考文獻 177
第7章 微通道熱沉的系統(tǒng)集成 178
7.1 集成系統(tǒng)的建模及模擬方法 178
7.1.1 物理模型 178
7.1.2 控制方程與邊界條件 179
7.2 三角凹穴微通道熱沉的數(shù)值模擬 180
7.2.1 流動特性分析 180
7.2.2 換熱特性分析 181
7.3 分流集成模塊的數(shù)值模擬 184
7.3.1 流動特性分析 184
7.3.2 換熱特性分析 184
7.4 分流集成系統(tǒng)的數(shù)值模擬 187
7.4.1 流動特性分析 187
7.4.2 換熱特性分析 189
7.5 分流集成系統(tǒng)的實驗研究 190
7.5.1 流動特性實驗 190
7.5.2 傳熱特性實驗 193
7.6 本章小結 197
參考文獻 197
第8章 納米流體的制備及強化傳熱性能研究 199
8.1 納米流體制備及性能測試方法 199
8.1.1 納米流體的制備方法 199
8.1.2 納米流體的穩(wěn)定性測試 201
8.1.3 納米流體的熱物性測試 203
8.2 微混合/反應技術制備納米流體 205
8.2.1 微混合/反應合成裝置 205
8.2.2 Ag-水納米流體的制備 206
8.2.3 Ag-水納米流體的物性分析 207
8.3 表面活性劑對基液熱物性的影響 213
8.3.1 表面活性劑在溶液中的形態(tài) 213
8.3.2 表面活性劑濃度對基液熱導率的影響 216
8.3.3 溫度對基液熱導率的影響 217
8.3.4 pH對基液熱導率的影響 217
8.3.5 表面活性劑濃度對基液黏度的影響 218
8.3.6 溫度對基液黏度的影響 219
8.4 表面活性劑對納米流體性能的影響 220
8.4.1 表面活性劑對納米流體穩(wěn)定性的影響 220
8.4.2 表面活性劑對納米流體熱導率的影響 222
8.4.3 表面活性劑對納米流體黏度的影響 223
8.5 納米粒子對納米流體熱物性的影響 224
8.5.1 粒子種類和粒徑對熱導率的影響 224
8.5.2 粒子濃度和溫度對熱導率的影響 226
8.6 納米流體在微通道熱沉中強化換熱的應用 228
8.6.1 流動特性分析 228
8.6.2 傳熱特性分析 230
8.7 本章小結 234
參考文獻 234