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三维多孔吸液芯毛细特性孔隙尺度格子Boltzmann模拟

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工程热物理学报 2022年第3期43卷 758-762页

作者：李健郑雯瀚洪芳军上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

通过改进后的QSGS方法构造了三维复杂多孔吸液芯结构,采用格子Boltzmann方法和GPU并行算法,数值模拟了孔隙尺度下多孔吸液芯毛细抽吸两相传输动态特性,并探讨了表面润湿性和孔隙率对两相界面分布和毛细性能的影响。研究结果表明,对于三... 详细信息

通过改进后的QSGS方法构造了三维复杂多孔吸液芯结构,采用格子Boltzmann方法和GPU并行算法,数值模拟了孔隙尺度下多孔吸液芯毛细抽吸两相传输动态特性,并探讨了表面润湿性和孔隙率对两相界面分布和毛细性能的影响。研究结果表明,对于三维复杂结构多孔吸液芯,毛细抽吸过程中两相界面不规则性、分布不均匀性程度较大,孔尺度效应显著。在一定范围内,随着多孔表面润湿性的增强,吸液芯孔隙率的降低,毛细作用相应增强,吸液芯内液体抽吸速率增加,最大吸液量逐步增大,毛细性能也随之提高。

关键词：多孔吸液芯两相流毛细抽吸格子Boltzmann 孔隙尺度

基于多孔吸液芯的超薄铝平板热管的制造及其传热性能研究

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基于多孔吸液芯的超薄铝平板热管的制造及其传热性能研究

作者：陈杰凌华南理工大学

学位级别：硕士

近年来电子设备热管理要求日益提高,相变热管因为高效的传热效率而被广泛使用。在相变热管中,铝平板热管传热面积更大、成本更低,在热源面积较大的场合具有更好的适应性,但传统铝平板热管厚度较厚,且吸液芯结构主要为挤压微沟槽,毛细性... 详细信息

近年来电子设备热管理要求日益提高,相变热管因为高效的传热效率而被广泛使用。在相变热管中,铝平板热管传热面积更大、成本更低,在热源面积较大的场合具有更好的适应性,但传统铝平板热管厚度较厚,且吸液芯结构主要为挤压微沟槽,毛细性能低下。因此本文基于连续挤压技术和相变压扁工艺提出了一种制备基于多孔吸液芯的超薄铝平板热管的新型制造方法——二次成型制造方法,在在制备得到厚度只有1.5mm的超薄铝平板热管的同时,为超薄铝平板热管引入了多孔吸液芯结构,提高了铝平板热管的毛细极限。实验结果表明,多孔吸液芯能有效提高超薄铝平板热管的传热性能和极限传热功率。主要研究工作如下:(1)对适用于超薄铝平板热管的多孔吸液芯结构的成型机理进行了探索,并采用车削法得到的铝纤维制备烧结铝纤维多孔结构,通过编织机编织和表面腐蚀处理方法制备铝纤维束编织网多孔结构。另外采用量角法和高速摄像法研究了多孔吸液芯的润湿性能,并通过红外热成像法测试了多孔吸液芯的毛细上升高度和上升速率,进而综合分析各种多孔吸液芯结构的综合毛细性能。(2)通过压扁试验法对连续挤压预成型体的结构和吸液芯的引入位置进行了研究,并以传统铝平板热管的制造工艺为基础,研究确定了具有多孔吸液芯的超薄铝平板热管的制造工艺,同时设计了相应的传热性能测试平台,对超薄铝平板热管的启动性能和稳态性能进行实验测试。(3)通过对比传统光滑内壁的超薄铝平板热管与具有多孔吸液芯的超薄铝平板热管的传热性能,验证了多孔吸液芯对超薄铝平板热管的传热性能的强化效果。本文研究了多孔吸液芯超薄铝平板热管在水平状态下的传热性能,并对比分析了多孔吸液芯结构、倾斜角度和冷却端流速对超薄铝平板热管传热性能的影响,对结构和工况等因素对超薄铝平板热管传热性能的作用机制进行了深入探讨。

关键词：超薄铝平板热管多孔吸液芯预成型体二次成型传热性能

粉末粒径和烧结温度对K418高温合金多孔材料显微结构及性能影响

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粉末冶金技术 2023年第5期41卷 442-448页

作者：张迈梁加淼刘墨瀚李东白肖承体徐凯王俊上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240

以气雾化K418镍基高温合金球形粉末为原料,经过粉末松装烧结制备出高温合金多孔材料。通过对多孔材料微观结构、渗透性能、毛细性能及压缩强度进行表征,研究了原始粉末粒径和烧结温度对多孔吸液芯样品显微结构及性能的影响。结果表明,... 详细信息

以气雾化K418镍基高温合金球形粉末为原料,经过粉末松装烧结制备出高温合金多孔材料。通过对多孔材料微观结构、渗透性能、毛细性能及压缩强度进行表征,研究了原始粉末粒径和烧结温度对多孔吸液芯样品显微结构及性能的影响。结果表明,随烧结温度增加,样品的平均孔径和孔隙率减小;在相同烧结温度下,随着原始粉末粒径增加,样品的平均孔径和孔隙率增大。在烧结温度为1230℃,粉末粒径为53~150μm的条件下,多孔材料样品综合性能最优,渗透率为13.69×10^(-15)m^(2),毛细压力为22.1kPa,压缩强度为86MPa。

关键词：多孔吸液芯粉末粒径烧结温度渗透率毛细压力压缩强度

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平板热管蒸发段多孔介质内流动和传热分析

工程热物理学报 2007年第Z2期28卷 21-24页

作者：胡聪香彭晓峰相变与界面传递现象实验室清华大学北京100084

通过假定平板热管多孔芯内流体的压力分布,对流动和传热进行了分析,得出结论:边界对于速度分布和流量计算的影响比惯性影响大,对于液层的分布二者影响都很小;多孔介质底部温度分布均匀,热流密度方向基本垂直于边界。

关键词：多孔吸液芯达西定律边界影响惯性影响

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液氮温区重力辅助深冷回路热管的实验研究

低温工程 2005年第1期 49-52页

作者：莫青梁惊涛蔡京辉周远中国科学院理化技术研究所

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究。深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为 90K^126K。实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于... 详细信息

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究。深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为 90K^126K。实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于液体管线 20mm的情况下,最大可传送的功率为 11W。

关键词：低温集成技术深冷回路热管多孔吸液芯液氮

多孔表面相变传热及其应用实例-Vapor Chamber

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多孔表面相变传热及其应用实例-Vapor Chamber

作者：胡聪香清华大学

学位级别：硕士

利用多孔表面强化相变传热及相应的生产工艺,广泛存在于各种实际工农业生产、国防军事科技、生物医学技术和其它现代高新技术领域。多孔薄层内或是多孔表面的相变传递过程,因本身结构的特殊性,具有许多非同寻常的重要特征。必须对多孔... 详细信息

利用多孔表面强化相变传热及相应的生产工艺,广泛存在于各种实际工农业生产、国防军事科技、生物医学技术和其它现代高新技术领域。多孔薄层内或是多孔表面的相变传递过程,因本身结构的特殊性,具有许多非同寻常的重要特征。必须对多孔薄层内的相变传递过程的基本现象,以及相应的物理机制进行深入研究,探索一般性的规律,才能在工程实践上解决问题,更好地利用多孔层表面这类功能结构来实现强化传热。通过与光滑表面进行对比实验,本文对多孔表面的沸腾形态和传热机理有了进一步深刻认识。无论是自热对流阶段伴随着气泡初始核化,或是孤立气泡沸腾阶段气泡数量的极大增加,还是汽液逆流沸腾阶段剧烈的汽液两相流动,相对于光滑表面,多孔表面池沸腾都展现出独特的现象和对强化换热的重要性。多孔表面对换热强化包括:降低壁面过热、提高换热系数、提高CHF和均匀壁面温度,其内在的物理机制牵涉到核化点密度增加,汽液剪切力增强,毛细芯的有效抽吸,汽液界面临界长度减小等众多方面,受到多孔吸液芯结构参数的以及其他条件的控制。作为多孔表面强化换热的重要工程实例——Vapor Chamber,具有当量导热系数大,蒸发端底部的均温特性好,减轻散热器重量等优点,是一种颇具潜力的冷却设计形式。不同热流密度条件下Vapor Chamber的蒸发端和冷凝端相变行为有着不同的特点,低热流密度下蒸发端的蒸发传热和冷凝端的均匀稳定液膜分布相匹配,高热流密度下蒸发端剧烈的汽液逆流沸腾或者小气泡喷溅蒸气流伴随的是冷凝端液膜厚度起伏和大液滴的出现。Vapor Chamber蒸发端与冷凝端的热阻在沸腾阶段随热流密度的增加仍然在减小,再次验证了多孔吸液芯表面发生沸腾并非达到传热极限,汽液逆流沸腾能够极大地强化换热。作为工程实际应用,通过采用品质因数高、综合性能好的吸液芯,尽可能减小蒸气腔高度,适量充液等措施可以极大地提高Vapor Chamber的传热性能。

关键词：多孔吸液芯池沸腾汽液逆流临界热流密度(CHF) Vapor Chamber