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微尺度通道平板集热器的实验研究与数值模拟

现代化工 2014年第12期34卷 142-146页

作者：张青邓先和华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

将太阳能平板集热器流道设计为间距为0.7 mm的平行微尺度通道,这种微尺度通道集热器的特点是吸热板和底板之间距离较小,流体与吸热板间的传热系数较大,水的质量流率低,热容小,可使水温快速提升。通过对微尺度太阳能集热器与传统尺度太... 详细信息

将太阳能平板集热器流道设计为间距为0.7 mm的平行微尺度通道,这种微尺度通道集热器的特点是吸热板和底板之间距离较小,流体与吸热板间的传热系数较大,水的质量流率低,热容小,可使水温快速提升。通过对微尺度太阳能集热器与传统尺度太阳能集热器传热性能的分析对比,可看出微尺度集热器在水的升温速率和对流传热系数方面有显著的优越性,为太阳能集热器用于海水淡化提供了一条高效应用的途径。

关键词：平板集热器微尺度通道瞬时效率对流传热系数升温速率

宽高比及表面粗糙度对矩形微尺度通道流动特性的影响

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航空动力学报 2018年第5期33卷 1173-1177页

作者：高超朱志冰李海旺北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

实验研究了不同宽高比矩形金属微尺度通道的流动特性,并与硅通道对比来探究表面粗糙度的影响。金属微尺度通道宽为0.4mm,通道宽高比分别为0.50、0.67、和1.00,相对表面粗糙度范围为0.1609%~0.214 5%。硅通道宽度及高度都为0.4mm,相对表... 详细信息

实验研究了不同宽高比矩形金属微尺度通道的流动特性,并与硅通道对比来探究表面粗糙度的影响。金属微尺度通道宽为0.4mm,通道宽高比分别为0.50、0.67、和1.00,相对表面粗糙度范围为0.1609%~0.214 5%。硅通道宽度及高度都为0.4mm,相对表面粗糙度为0.003 25%。实验工质为空气,实验的雷诺数范围是250~3 000。实验结果表明:在粗糙微尺度通道会发生转捩提前,并且转捩雷诺数随着宽高比增大而减小。在层流区,微尺度矩形通道摩擦因数随着雷诺数增大而减小,在转捩区出现明显增大后再减小。表面粗糙度很小时,未发现转捩提前现象。

关键词：微尺度通道宽高比表面粗糙度流动特性转捩雷诺数

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微尺度通道内流动沸腾研究综述

能源研究与信息 2003年第3期19卷 125-132,171页

作者：胡自成马虎根上海理工大学动力工程学院上海20093

阐述了微尺度通道内传热问题出现的工程背景-高密度微电子器件的冷却。对当前国内外微尺度通道内流动沸腾换热特性的研究现状进行了归纳。突出分析了工质种类、微尺度通道的几何参数和工质的工况参数等对微尺度通道内流动沸腾换热特性... 详细信息

阐述了微尺度通道内传热问题出现的工程背景-高密度微电子器件的冷却。对当前国内外微尺度通道内流动沸腾换热特性的研究现状进行了归纳。突出分析了工质种类、微尺度通道的几何参数和工质的工况参数等对微尺度通道内流动沸腾换热特性的影响。同时分析了微尺度通道内流动沸腾换热的强化机理、流动阻力特性、压降关联式和沸腾换热关联式的理论和实验研究。最后根据分析对今后的工作提出了一些建议。

关键词：微尺度通道传热流动沸腾

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微尺度通道中可压缩气体三维流动的数值分析

微纳电子技术 2007年第11期44卷 1008-1011,1025页

作者：赵汉中陈瑶华中科技大学力学系武汉430074

采用有限体积法计算了微尺度矩形通道中气体的三维流动,在计算中考虑了气体稀薄效应所造成的壁面相对滑移和气体的可压缩性。计算结果表明,由于壁面上存在着速度的相对滑移,壁面摩擦系数显著减小,质量流量明显加大。尽管微尺度通道中气... 详细信息

采用有限体积法计算了微尺度矩形通道中气体的三维流动,在计算中考虑了气体稀薄效应所造成的壁面相对滑移和气体的可压缩性。计算结果表明,由于壁面上存在着速度的相对滑移,壁面摩擦系数显著减小,质量流量明显加大。尽管微尺度通道中气流的马赫数通常都很小,但是气体的压缩性影响仍然不能忽略,质量流量随压力比的增大而非线性增长。

关键词：微尺度通道滑移流动有限体积法

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超声外场对微通道中熔体黏性耗散效应的影响

机械工程学报 2015年第20期51卷 79-85页

作者：于同敏武永强王敏杰大连理工大学模塑制品教育部工程研究中心大连116024

针对聚合物熔体在微尺度通道中流动时的黏性耗散效应对其流动行为的影响,通过自行构建的带有温度传感器和超声振子的微注塑成型试验系统,采用单因素成型试验方法,对聚丙烯(Polypropylene,PP)和高密度聚乙烯(High-density polyethylene,H... 详细信息

针对聚合物熔体在微尺度通道中流动时的黏性耗散效应对其流动行为的影响,通过自行构建的带有温度传感器和超声振子的微注塑成型试验系统,采用单因素成型试验方法,对聚丙烯(Polypropylene,PP)和高密度聚乙烯(High-density polyethylene,HDPE)两种聚合物材料在不同工艺参数和超声外场作用下,流经矩形截面微通道时由黏性耗散效应引起的通道出口熔体温升进行试验测量。结果表明,微通道中熔体的黏性耗散效应随注射速度的增加而增强,随入口熔体温度和模具温度的升高而减弱;与不加超声振动相比,施加超声振动使两种材料的微通道出口熔体温升值明显升高;但材料自身的微观分子结构及其热物理性能不同,其温升增幅差别较大。试验注射速度下,施加超声振动比不加超声振动时的PP熔体温升增幅高出34.7%,而HDPE熔体的温升增幅则高达71.7%。当超声频率和工艺参数一定时,增大超声功率使PP熔体的微通道出口温升增加了24.8%,HDPE熔体的温升增加了83.6%。可见施加超声外场作用能使微通道中聚合物熔体的黏性耗散效应明显增强。

关键词：超声外场微尺度通道聚合物熔体黏性耗散试验测量

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非共沸混合物微通道内流动沸腾特性

化工学报 2006年第3期57卷 526-529页

作者：马虎根胡自成上海理工大学动力工程学院上海200093

Experimental results are reported for the flow boiling heat transfer characteristics of nonazeotropic refrigerant mixture of R32 and R134a(25%/75%) in a microchannel with d=0.86 mm.The research results show that when the mass quality is greater than 0.1,the mass quality and mass flux have almost no effects on the heat transfer coefficients of flow boiling.Heat transfer coefficients of the flow boiling in the microchannel are dependent mainly on heat flux.Nucleation is dominant in the heat transfer process for most situations.The flow boiling heat transfer coefficients in microchannel are 30%—200% higher than those in normal tubes.Experimental correlation is presented with deviation of no more than 25%.

关键词：微尺度通道流动沸腾混合工质

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R32/R134a在微通道内流动沸腾特性

工程热物理学报 2010年第12期31卷 2083-2086页

作者：齐鲁山马虎根谢荣建上海理工大学动力工程学院上海200093

研究非共沸混合工质R32/R134a(质量比,25%/75%)在水平微尺度通道内流动沸腾换热规律。在各种工况下进行了非共沸混合工质R32/R134a在水平微尺度管道内流动沸腾换热的实验,考察了质量流量G、热流密度q、质量干度x对微尺度通道内流动沸腾... 详细信息

研究非共沸混合工质R32/R134a(质量比,25%/75%)在水平微尺度通道内流动沸腾换热规律。在各种工况下进行了非共沸混合工质R32/R134a在水平微尺度管道内流动沸腾换热的实验,考察了质量流量G、热流密度q、质量干度x对微尺度通道内流动沸腾换热系数的影响。研究表明:在热流密度、质量流量都较低的区域,对细管道,换热系数与热流密度的关联度较大;而对微管道,换热系数受影响的因素比较多,并在干度为0.6时出现"干涸"现象,使得换热系数急剧下降。在质量流量高的区域,对细管道,热流密度对换热系数的影响很小;而对微尺度管道,当干度为0.06时换热系数发生转变,随质量干度的增加先减小后增大,热流密度增大到一定的阶段后,换热系数不再随热流密度变化。

关键词：微尺度通道流动沸腾混合物

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多孔介质壁面条件下微尺度流动的数值模拟

排灌机械工程学报 2010年第3期28卷 271-276页

作者：金文张鸿雁何文博西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 西安航空技术高等专科学校动力工程系陕西西安710077 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

利用多孔介质模拟微通道壁面粗糙元,建立了一种新的微尺度化流场的数值模拟方法.多孔介质模型厚度由微通道壁面相对粗糙度折算,多孔介质的阻力系数由该区域内的流态及阻力计算;配合采用k-ε和k-ω多种形式的湍流模型,对边长为600μm的... 详细信息

利用多孔介质模拟微通道壁面粗糙元,建立了一种新的微尺度化流场的数值模拟方法.多孔介质模型厚度由微通道壁面相对粗糙度折算,多孔介质的阻力系数由该区域内的流态及阻力计算;配合采用k-ε和k-ω多种形式的湍流模型,对边长为600μm的方形断面微通道流场在雷诺数分别为100和300的情况下进行了数值模拟计算.通过模拟结果与Micro-PIV测量数据的对比分析发现,采用realizablek-ε湍流模型,搭配多孔介质微尺度化模型进行数值计算,能够有效地模拟微尺度流场的流动状况,而标准k-ε湍流模型和RNGk-ε湍流模型的微尺度模拟计算结果虽接近试验测量值,但仍有偏差;标准k-ω湍流模型和SSTk-ω湍流模型的微尺度模拟效果较差.

关键词：微尺度通道流场多孔介质湍流模型数值模拟

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热推力器层板换热芯流动与传热分析

热推力器层板换热芯流动与传热分析

作者：胡建峰国防科学技术大学

学位级别：硕士

现阶段,对各种推进技术的研究都在如火如荼地进行。基于热推进原理的微推进系统,也因为它广泛的应用性而备受关注。一个推进系统设计的好坏,主要看它的推力室设计的合理与否。本文则围绕某太阳能热微推进器推力室的重要组成部分——层... 详细信息

现阶段,对各种推进技术的研究都在如火如荼地进行。基于热推进原理的微推进系统,也因为它广泛的应用性而备受关注。一个推进系统设计的好坏,主要看它的推力室设计的合理与否。本文则围绕某太阳能热微推进器推力室的重要组成部分——层板换热芯展开相关研究工作。首先,为了能够对推力室中层板换热芯的内流场进行数值模拟,推导了其内流场气体必须满足的控制方程,且采用了有限体积方法进行离散以提高计算结果的精度,并对离散后的各项进行了线性化处理,以便能够应用自编程序进行计算求解。建立了所研究问题的二维及三维计算模型,分别在二维及三维时,对两种几何尺寸的模型计算得到的结果进行了对比分析。结果表明,二维模型下,层板换热芯通道截面的改变对流场参数的影响很小;而在三维模型下,截面的增大使流场马赫数相对降低,流场压强相对升高,但对温度及密度的影响较小。这些关于推力室流场的模拟计算数据对推力室的设计具有指导作用,可以通过改变通道截面的大小来改变气体流动的速度,进而改变所产生的推力。其次,为了提高计算效率,采用了并行方法。在对并行方法做了简要叙述之后,对简单并行算例进行了验证,得出了区域并行的思想是可行的。然后将并行方法应用到本论文研究问题上,再次计算得出结果,并将所得结果与上一章的结果进行了比较分析,再次验证了方法的正确性。最后,对通道处的微小尺度流动利用DSMC方法进行流动及传热的仿真。简要介绍了求解稀薄气体动力学的DSMC方法,并将上一章提到的并行方法直接应用到DSMC中。在对带有并行思想的DSMC方法检验正确后,利用该方法对本论文研究问题的二维模型在稀薄条件下进行了数值模拟。结果表明,在稀薄情况下,流场与在连续流情况下得到的结果是不同的,温度、马赫数等参数的分布有其独特的特点。

关键词：层板有限体积法 DSMC 并行方法数值模拟微尺度通道