粗糙度對(duì)矩形微通道內(nèi)層流流動(dòng)和換熱的影響分析.pdf

1、對(duì)于微通道冷卻系統(tǒng)，如何進(jìn)一步增強(qiáng)其換熱性能同時(shí)減小壓降一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。采用具有不同形貌粗糙度的微通道是增強(qiáng)傳熱能力的有效方式。作為一種無源技術(shù)，粗糙度可以增加對(duì)流體的擾動(dòng)，誘發(fā)熱邊界層的破壞和失穩(wěn)，從而提高熱流傳遞的效率，但同時(shí)也會(huì)提高流體的壓降。所以本文中從傳熱強(qiáng)化和減小壓降兩個(gè)方面研究粗糙度微通道。
　　本文主要研究層流狀態(tài)下，三種不同形貌粗糙度微通道內(nèi)流體的傳熱和流動(dòng)特性，通過使用Fluent軟件實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算。本

2、文所取得的主要研究成果為：
　　1.首先根據(jù)含粗糙度微通道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立了三維求解模型；接著對(duì)三維模型進(jìn)行了有限元網(wǎng)格劃分，并且通過對(duì)矩形光滑微通道求解，驗(yàn)證了本文所選取的計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。
　　2.對(duì)比了微通道在速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)方面分布的不同，重點(diǎn)分析了三種粗糙度微通道的平均努塞爾數(shù)Nu、進(jìn)出口壓差?p以及綜合傳熱因子PF隨著結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的趨勢(shì)，這些參數(shù)包括粗糙度的波高h(yuǎn)、節(jié)距p和雷諾數(shù)Re。結(jié)果表明：隨著波高和雷

3、諾數(shù)的增加以及節(jié)距的減小，三種微通道的Nu和p都在增加，但后者增加的幅度更大。
　　3.相同參數(shù)條件下，微通道I在三種含粗糙度微通道中Nu和p都是最大的，且以綜合傳熱因子PF來評(píng)價(jià)時(shí)，微通道I的綜合性能也優(yōu)于微通道II和微通道III，表明微通道I具有更好的換熱性能。
　　4.以微通道I為研究對(duì)象，基于響應(yīng)曲面法，以統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)軟件Design-Expert9.0為工具，建立了關(guān)于Nu、p和PF的回歸模型。對(duì)于微通道I，入口流速對(duì)