隨著電子器件向高度集成化、微型化和高能耗化發(fā)展,其熱流密度不斷攀升,“熱致失效”的電子設備故障率不斷上升,冷卻問題成為制約其發(fā)展的一大阻力。作為一種高效傳熱技術,沖擊射流是處理高熱流密度散熱時極具潛力的手段之一。本文針對本團隊提出的一種陣列式圓錐熱沉結構,采用數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)地研究了小孔徑圓形噴嘴水射流沖擊圓錐熱沉的流動和傳熱特性,主要工作如下:首先,建立沖擊射流冷卻圓錐熱沉的物理模型與數(shù)學模型,簡化和定義模型邊界條件。對比分析沖擊射流冷卻平板熱沉、球凸熱沉和圓錐凸起熱沉的文獻實驗數(shù)據(jù)和仿真結果,驗證了沖擊射流仿真常用的Realizable k-ε模型、v²-f模型、SST k-ω模型和Transition SST模型的可靠性,發(fā)現(xiàn)Transition SST模型可靠性最高。以噴嘴出口流動充分發(fā)展要求,通過數(shù)值模擬確定噴嘴計算長度為50倍管內(nèi)徑;同時,定義和優(yōu)化模型其他相關邊界條件以及數(shù)值計算方法。其次,系統(tǒng)研究了小孔徑圓形射流沖擊圓錐熱沉的基本流動和傳熱特性。根據(jù)流動特點,將熱沉過流區(qū)域劃分為滯止區(qū)、圓錐表面射流區(qū)、圓錐邊緣區(qū)和平面射流區(qū),并通過兩相分布、壓... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 電子器件強化散熱技術
    1.3 沖擊射流換熱技術及其發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 沖擊射流的特點及分類
        1.3.2 沖擊射流的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 熱沉的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
        1.4.1 主要內(nèi)容
        1.4.2 技術路線
第二章 物理模型與數(shù)值計算方法
    2.1 單射流沖擊圓錐熱沉的幾何模型
    2.2 控制體輸運方程與參數(shù)定義
        2.2.1 控制體輸運方程
        2.2.2 參數(shù)定義
    2.3 湍流建模及其驗證
        2.3.1 常用湍流模型簡介
        2.3.2 湍流模型的遴選及驗證
    2.4 邊界條件的建立及簡化
        2.4.1 噴嘴入口段長度分析
        2.4.2 其他邊界條件簡化
    2.5 網(wǎng)格劃分及其敏感性分析
        2.5.1 網(wǎng)格劃分及細節(jié)說明
        2.5.2 網(wǎng)格敏感性分析
    2.6 本章小結
第三章 單射流冷卻圓錐熱沉的流動與傳熱基本特性
    3.1 單射流沖擊圓錐熱沉的基本流動特性
        3.1.1 水相分布
        3.1.2 流體域的流動特性和流動分區(qū)
        3.1.3 滯止區(qū)的流動特性
        3.1.4 圓錐壁面射流區(qū)的流動特性
        3.1.5 圓錐邊緣區(qū)的流動特性
        3.1.6 平面射流區(qū)的流動特性
    3.2 單射流沖擊圓錐熱沉的基本傳熱特性
        3.2.1 圓錐熱沉溫度分布
        3.2.2 局部努塞爾數(shù)徑向分布和分區(qū)傳熱特性
        3.2.3 整體換熱特性
    3.3 本章小結
第四章 不同參數(shù)對單射流流動和傳熱的影響
    4.1 圓錐底部夾角對單射流的影響
        4.1.1 圓錐底部夾角對單射流流動的影響
        4.1.2 圓錐底部夾角對單射流傳熱的影響
    4.2 圓錐底部和頂部圓角的設計思路
    4.3 圓錐底部圓角對單射流的影響
        4.3.1 圓錐底面圓角對單射流流動的影響
        4.3.2 圓錐底面圓角對單射流傳熱的影響
    4.4 圓錐頂部圓角對單射流的影響
        4.4.1 圓錐頂部圓角對單射流流動的影響
        4.4.2 圓錐頂部圓角對單射流傳熱的影響
    4.5 不同參數(shù)對射流流動和換熱的異同比較
    4.6 本章小結
第五章 多射流冷卻圓錐熱沉的流動與傳熱特性
    5.1 多射流的幾何模型
    5.2 雙射流沖擊圓錐熱沉的流動特性
    5.3 雙射流沖擊圓錐熱沉的傳熱特性
    5.4 噴嘴孔目數(shù)對射流冷卻性能的影響
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同形狀噴嘴的旋流沖擊射流壓力損失和傳熱特性實驗[J]. 徐亮,任德祖,馬永浩,蘭進,高建民.  航空動力學報. 2018(11)
[2]微小單錐體熱沉射流流動及換熱特性研究[J]. 周嘉,唐志國,閔小滕,李海.  工程熱物理學報. 2017(11)
[3]微尺度陣列射流沖擊流動與換熱特性研究[J]. 鄭杰,張雅榮,竇益華,曹銀萍,李明飛.  汽輪機技術. 2016(06)
[4]新型單圓錐體熱沉單孔射流散熱數(shù)值模擬[J]. 馬鵬程,唐志國,劉輕輕,王元哲.  機械工程學報. 2016(24)
[5]具有針肋的狹窄空間沖擊冷卻實驗和數(shù)值計算[J]. 饒宇,萬超一,陳鵬.  航空動力學報. 2016(08)
[6]新型錐體熱沉射流散熱器散熱性能的實驗研究[J]. 李薈卿,唐志國,郝嘉欣,江超,劉輕輕.  合肥工業(yè)大學學報(自然科學版). 2015(12)
[7]射流沖擊換熱表面結垢特性的實驗研究[J]. 陳永昌,顏琳,孟陶,劉震,馬重芳,徐志明.  中國電機工程學報. 2012(08)

博士論文
[1]沖擊射流換熱的大渦模擬[D]. 李永平.中國科學技術大學 2016



本文編號：3188265