隨著相控陣?yán)走_(dá)的集成化程度越來越高,傳統(tǒng)冷卻技術(shù)已經(jīng)不能滿足其有限空間和高效散熱的要求,探索新型高效的冷卻方式是亟待解決的問題。微通道流動沸騰換熱因其尺度小換熱性能明顯提升,因此成為相控陣天線熱控方式的研究熱點(diǎn)。在微通道流動沸騰換熱過程中,由于汽泡行為導(dǎo)致的流動穩(wěn)定性及傳熱可靠性更為復(fù)雜,為了進(jìn)一步加深兩相流動的換熱特性研究,彌補(bǔ)現(xiàn)階段對微通道冷板散熱器實驗研究的不足,本文主要研究內(nèi)容如下:(1)矩形微通道流動沸騰換熱過程的仿真方法研究。通過對多相流模型和傳熱傳質(zhì)模型的深入分析,提出了一套針對微通道流動沸騰換熱過程的數(shù)值仿真方法,并以單根矩形水平微通道為研究對象進(jìn)行了兩相流仿真。重點(diǎn)分析了通道內(nèi)的汽泡行為(脫離與聚并等動態(tài)行為)及流型演變(泡狀流、彈狀流與拉伸汽泡流)對微通道壓降、散熱特性的影響,得出了兩相流過程中微通道的壓降、散熱特性規(guī)律。(2)微通道冷板散熱特性正交實驗與兩相流實驗研究。針對現(xiàn)有實驗方案的不足,設(shè)計了冷板液冷散熱正交實驗方案,以32陣及128陣?yán)浒宓淖罡邷囟扰c均溫性為指標(biāo),采用極差和方差分析的方法區(qū)分了各因子(入口溫度,入口流量與熱流密度)的主次順序及顯著性水平。為探究冷板在流動沸騰狀態(tài)下的真實散熱特性,設(shè)計了兩相流實驗方案,構(gòu)建了針對具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維微通道冷板流動沸騰換熱過程的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法,仿真結(jié)果與兩相流實驗結(jié)果匹配良好,最大誤差小于10%。(3)微通道冷板隨機(jī)振動散熱特性的實驗與仿真研究。振動是產(chǎn)品失效的主要環(huán)境因素之一,為確保冷板在隨機(jī)振動狀態(tài)下亦能正常工作,設(shè)計了冷板隨機(jī)振動實驗方案,搭建了振動實驗平臺并制定了振動實驗步驟�；谡駝訉嶒灲Y(jié)果分析,得到了微通道冷板在隨機(jī)振動狀態(tài)下的散熱特性規(guī)律。同時利用MATLAB軟件和ANSYS Workbench平臺,采用熱-流-固雙向耦合方法對三維冷板在隨機(jī)振動狀態(tài)下的溫度場與流場進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果很好地解釋并驗證了實驗結(jié)論。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK124;TN958.92
【部分圖文】：

著軍事作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜，作為現(xiàn)代軍事戰(zhàn)場上的“眼睛”—雷達(dá)，重的作用。有源相控陣?yán)走_(dá)，由于具有探測距離遠(yuǎn)、多目標(biāo)跟蹤精和隱身性能好、可靠性高及應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等優(yōu)異的總體性能特點(diǎn)，達(dá)的發(fā)展方向[1]。有源相控陣?yán)走_(dá)的天線主要由 T/R 組件、移相器、電網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成[2]。當(dāng)天線工作時，天線結(jié)構(gòu)內(nèi)部 90%的熱量都來自 T/況下，相控陣?yán)走_(dá)天線陣面包含有成千上萬個 T/R 組件，這些發(fā)熱起構(gòu)成一個大的發(fā)熱源，如何將這發(fā)熱源所產(chǎn)生的龐大熱量散發(fā)出天線的探測精度及工作壽命。于相控陣?yán)走_(dá)天線的集成化程度越來越高、熱流密度不斷增大，傳冷卻方式如自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷和強(qiáng)迫液冷等已經(jīng)無法滿足相控陣的散熱要求。據(jù)美國海軍推測，未來 T/R 組件的熱流密度將/cm2，如圖 1-1 所示[3]。一旦天線的工作溫度超標(biāo)，則不能保證其預(yù)和工作壽命。如何對有源相控陣?yán)走_(dá)天線進(jìn)行有效的熱控設(shè)計，是的問題，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。

1oh l vCD g hD 為通道水利直徑，m ； 為表面張力， N /m ；g 為重力加速度，相密度，3kg /m ；v 為汽相密度，3kg /m 。文第二章對矩形微通道流動沸騰換熱過程的數(shù)值研究中，以水為冷二種通道劃分方式，按式（1-1）計算得通道的限制數(shù) Co 為 0.818，條件，因此認(rèn)定為微通道。微通道流動沸騰換熱流型演變通道流動沸騰換熱流型演變是研究傳熱傳質(zhì)的基礎(chǔ)。微尺度下液體動沸騰時，由于部分液體被汽化，所產(chǎn)生的蒸汽會摻混入液流，因會呈現(xiàn)出多種不同形式的流型[18,19,20]。由于微通道結(jié)構(gòu)尺寸、入口性參數(shù)以及兩相接觸方式等均會對流型產(chǎn)生一定的影響，因此目前具有普適性的流型圖。常規(guī)水平通道內(nèi)的流動沸騰流型如圖 1-2 所

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文形微通道為仿真研究對象。即忽略實際散熱過程中寬度方向上的溫度梯度，為該通道的寬度尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高度尺寸 H，默認(rèn)其寬度尺寸為 1m。該微通道左、右兩側(cè)分別為進(jìn)、出口，頂端為絕熱邊界條件，底端為恒熱度加熱面，計算模型如圖 2-1 所示。為了縮短計算時間，假定汽液相的物性參不隨溫度變化。由于流動沸騰過程中汽泡亦會沿高度方向運(yùn)動，因此仿真過考慮重力的影響。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 鄧聰;羅小平;馮振飛;張瑞達(dá);;矩形微通道內(nèi)制冷劑流動沸騰傳熱特性及可視化研究[J];制冷學(xué)報;2015年06期

2 李瑋;鄧維波;;相控陣天線輻射單元故障診斷新方法[J];現(xiàn)代雷達(dá);2014年11期

3 徐尚龍;郭宗坤;秦杰;蔡奇_g;胡廣新;王偉杰;;樹形微通道熱沉仿生建模及三維熱流特性數(shù)值分析[J];中國機(jī)械工程;2014年09期

4 郭雷;張樹生;程林;;豎直矩形細(xì)通道內(nèi)水沸騰換熱的數(shù)值模擬[J];熱能動力工程;2011年01期

5 王際輝;唐大偉;顏曉虹;;矩形微槽內(nèi)水的流動沸騰換熱及可視化實驗研究[J];中國科學(xué)院研究生院學(xué)報;2007年01期

6 董濤,陳運(yùn)生,楊朝初,畢勤成,吳會龍,鄭國平;仿蜂巢分形微管道網(wǎng)絡(luò)中的流動與換熱[J];化工學(xué)報;2005年09期

7 賁德;機(jī)載相控陣火控雷達(dá)[J];現(xiàn)代雷達(dá);2001年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 齊守良;微通道中液氮流動和換熱特性研究[D];上海交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 郭萬欣;并聯(lián)管矩形微通道流動沸騰換熱特性研究[D];東北電力大學(xué);2018年

2 王明陽;有源相控陣天線微通道冷板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[D];電子科技大學(xué);2018年

3 陳加進(jìn);相控陣微小通道冷板工藝及散熱實驗研究[D];電子科技大學(xué);2018年

4 朱靜;V型凹槽微通道內(nèi)流動沸騰換熱CHF的數(shù)值模擬[D];江蘇大學(xué);2017年

5 吳龍文;相控陣天線散熱微通道冷板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[D];電子科技大學(xué);2017年

6 王茹;豎直微通道表面活性劑水溶液流動沸騰換熱特性的數(shù)值模擬[D];江蘇大學(xué);2016年

7 唐煒斌;某型機(jī)載電子設(shè)備安裝架動力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2008年

本文編號：2817946