连通微通道内过冷流动沸腾传热强化机理分析

作     者：梅响 姚元鹏 吴慧英 MEI Xiang;YAO Yuanpeng;WU Huiying

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 诺丁汉大学工程学院英国诺丁汉NG72RD 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2022年第41卷第6期

页      面：2884-2892页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51820105009 51521004) 

主　　题：连通 微通道 流动沸腾 强化换热 气液两相流 数值模拟 

摘      要：连通微通道(平行主通道由支流通道连通)流动沸腾传热具有优越的换热性能,但其传热传质强化机理尚不够明确,限制了其实际应用。鉴于此,本文基于流体体积函数(VOF)方法,对连通微通道内过冷流动沸腾进行二维非稳态数值模拟,研究了流场扰动、脱落汽泡与壁面间的薄液膜分布对微通道当地传热系数的影响规律。结果表明,连通微通道存在两种强化换热机理:支流通道脱落汽泡可增强主通道流场扰动,进而促进了通道热边界层再发展;脱落汽泡与热壁面间可形成薄液膜,该薄液膜减小了换热热阻。同时研究了支流通道倾角(θ)对连通微通道强化换热的影响,结果发现,不同θ时,连通微通道整体平均传热系数提高10.51%~17.66%,单个主通道平均传热系数最高可提升27.94%,且θ=45°时连通微通道具有最佳换热特性。该研究有望为芯片高效冷却结构的设计提供指导。