多支撑柱型均热板结构数值分析与设计

作     者：廖火生 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘小康;陆龙生

授予年度：2014年

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] 

主      题：均热板 数值分析 热源分布 支撑柱 相变传热 

摘      要：集中热源的热均布问题是光电领域的关键热控制难题，而均热板是解决该问题的一个有效传热元件。均热板属于相变传热元件，结构与热源是引起其性能差异的重要影响因素。本文主要以热源布置方式、均热板支撑柱大小及分布为突破口，开展了以下几个方面的研究： (1)建立均热板传热传质的数学模型，确定均热板内部流动与传热的边界条件，阐述了模型的数值求解技术，并对模型的可靠性进行了验证。 (2)计算在多热源情况下，均热板的传热性能和传质性能与热源间距之间的关系。搭建实验平台，测量在不同热源间距下均热板的温度分布，并将结论与数值计算结果进行对比分析。结果表明：在低热流密度情况下，热源采用集中布置方式能更好地发挥均热板的传热性能;在高热流密度情况下，为避免均热板发生“干烧现象，热源采用分散布置方式为好。 (3)计算分析均热板的传热性能和传质性能与支撑柱直径的关系，结果表明：支撑柱结构为液体工质的回流提供了辅助通道，提高了均热板的毛细极限功率，但是由于支撑柱结构的导热系数不高，均热板的热阻有所增大，支撑柱的直径以小为宜。 (4)对带有一种复合结构支撑柱的均热板进行模拟计算，结果表明：与纯烧结结构支撑柱相比，复合结构支撑柱具有降低均热板热阻、提高毛细极限功率等综合优势。 (5)计算在多支撑柱的情况下，均热板的传热性能和传质性能与支撑柱间距的关系，结果表明：布置多个支撑柱时，均热板的毛细极限功率进一步得到提高，热源附近位置的支撑柱对均热板性能影响较大。支撑柱的间距较大时，均热板具有较好的性能，在热源及其附近位置布置支撑柱对改善均热板的性能有利。