多孔泡沫金屬具有密度小、比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn),其用于散熱設(shè)備可以提高散熱器的傳熱性能,減小散熱器的體積。本文以電子芯片的冷卻為原型,對(duì)多孔泡沫金屬散熱器內(nèi)部流動(dòng)特性和傳熱特性進(jìn)行了模擬和實(shí)驗(yàn)研究。首先,為了凸顯泡沫金屬散熱器的特點(diǎn),選用相同參數(shù)（體積和換熱面積一樣）下的傳統(tǒng)矩形直肋散熱器作為對(duì)比和參考,基于三維層流、有內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)對(duì)流換熱問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)矩形散熱模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行三個(gè)方面的分析:傳熱特性（溫度場(chǎng)和對(duì)流換熱的強(qiáng)弱）、流動(dòng)特性（速度場(chǎng)和阻力特性）、綜合性能評(píng)價(jià)（底板溫度均勻性和散熱器效益）。其次,對(duì)三維隨機(jī)泡沫模型的生成及其特點(diǎn)進(jìn)行介紹,驗(yàn)證了模型的均勻性。同樣對(duì)不同孔隙率的相似泡沫幾何進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果的分析方法與直肋模型一致。提出多孔模型的性能評(píng)價(jià)指標(biāo),尋求研究范圍內(nèi)的最優(yōu)多孔結(jié)構(gòu)。隨后以孔隙率為65%的泡沫幾何為對(duì)象,對(duì)泡沫金屬在恒功率加熱板的散熱模型中的對(duì)流換熱問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)底板上測(cè)點(diǎn)溫度及流體壓力損失與數(shù)值結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了模擬在一定程度上的可靠性。最后,分別從邊界層理論和場(chǎng)協(xié)同理論闡釋了泡沫金屬?gòu)?qiáng)化換熱的機(jī)制,這對(duì)于改善散熱器散熱性能、指... 

【文章來(lái)源】：天津商業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

研究?jī)?nèi)容與參數(shù)示意圖

的一個(gè)方法是擴(kuò)展換熱面的換熱面積，翅片的應(yīng)用正是為了采用結(jié)構(gòu)化的翅片形式，如截面是矩形的直肋翅片、截面是形肋等，這些翅片的特點(diǎn)是肋片具有比較規(guī)則的形狀，并一定的規(guī)律性。其中，矩形直肋片是生產(chǎn)生活中最常用的類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易生產(chǎn)，而且具有不錯(cuò)的散熱效果。要模擬分析傳統(tǒng)等截面(矩形)直肋的對(duì)流換熱情況，通過(guò)分熱量傳遞、流動(dòng)特性等，旨在介紹肋片擴(kuò)展表面強(qiáng)化換熱的內(nèi)容做鋪墊。需要說(shuō)明的是，熱源采用恒定功率的加熱方式恒定熱流和恒定壁面溫度的邊界條件，使研究更接近真實(shí)情肋翅片散熱模型模型參數(shù)研究屬于機(jī)理性質(zhì)的探索，故并沒有遵照芯片冷卻的實(shí)際尺 75mm、寬度 45mm、高度 20mm 的均勻加熱板代替芯片熱持為 200W。

之前和之后采用漸擴(kuò)、漸縮的結(jié)構(gòu)作為連接，以，主要涵蓋流體流動(dòng)和能量傳遞（熱量交換）兩，為方便處理數(shù)據(jù)，坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0,0)設(shè)置于圖 2-1表 2-1 矩形截面直肋及加熱板尺寸參數(shù)Table 2-1 Parameters of rectangular fin and heating plate寬度 bmm)翅片寬度 c(mm)翅片間距 d(mm)翅片高度 e(mm)45 2.625 5.85 20 孔介質(zhì)，其孔隙率定義為通道體積與總體積的比值。數(shù)學(xué)描述型如圖 2-2，流體水由左側(cè)入口處進(jìn)入到換熱器，所有熱量均由水從右側(cè)出口帶走。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]針型管換熱器換熱性能與阻力特性試驗(yàn)研究[J]. 余永峰,張文斐,周屈蘭,肖中,李娜,馬曉天.  節(jié)能. 2018(05)
[2]基于新型換熱評(píng)價(jià)指標(biāo)的管殼式換熱器折流板結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 鄭平,王嘉迪,陳旭.  江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[3]基于場(chǎng)協(xié)同原理的泡沫金屬熱沉流動(dòng)換熱特性模擬[J]. 張東輝,吳明發(fā),張鳳梅,孔為.  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(01)
[4]親油多孔介質(zhì)殘余油膜的微觀運(yùn)移機(jī)理[J]. 谷建偉,張文靜,張以根,黃迎松.  東北石油大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]部分填充金屬泡沫水平管內(nèi)沸騰實(shí)驗(yàn)研究[J]. 杜艷平,屈治國(guó),徐會(huì)金,趙長(zhǎng)穎,何雅玲,陶文銓.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2010(10)
[6]泡沫金屬矩形通道中對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)和模擬[J]. 劉曉丹,馮妍卉,楊雪飛,張欣欣.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2010(14)
[7]恒熱流邊界條件下流體橫掠多孔介質(zhì)中平板的邊界層分析[J]. 施玉,李菊香.  低溫與超導(dǎo). 2009(07)
[8]流體層流橫掠多孔介質(zhì)中等溫平板的邊界層分析[J]. 王景灝,李菊香.  大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]流體在超輕多孔金屬泡沫中的流動(dòng)和換熱特性[J]. 紀(jì)獻(xiàn)兵,徐進(jìn)良.  化工學(xué)報(bào). 2009(01)
[10]蜂窩夾套流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 范琦,尹俠.  化工進(jìn)展. 2009(01)

博士論文
[1]多孔材料傳熱特性分析與散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 張永存.大連理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]微通道冷板換熱器流動(dòng)與換熱特性研究[D]. 唐曉龍.中原工學(xué)院 2018
[2]部分填充環(huán)狀泡沬金屬的管內(nèi)流動(dòng)冷凝傳熱研究[D]. 鄭功杭.東南大學(xué) 2018
[3]泡沫材料強(qiáng)化傳熱及流動(dòng)性能研究[D]. 雷鴻.重慶大學(xué) 2017
[4]錯(cuò)位翅片型水冷散熱器流動(dòng)與傳熱性能研究[D]. 趙帥帥.重慶大學(xué) 2016
[5]通道內(nèi)二次流強(qiáng)化傳熱特性的數(shù)值分析[D]. 王丹.河北工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3287198