一、Two-Phase Flow Patterns and Heat Transfer in Parallel Microchannels（论文文献综述）
郭明宇[1]（2021）在《微针肋簇阵列强化微通道相变冷却技术研究》文中研究指明第三代宽禁带半导体具有高频率、高功率、低损耗以及高抗干扰能力等特点,在现代激光器、军用雷达、5G射频和光电子等高尖端应用领域具有广泛的发展前景。然而,这种半导体芯片在正常工作时会产生大量热流,例如氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管放大器的局部热流甚至高达30kW/cm2,而芯片级的热流也会达到1 kW/cm2。如此高额热流密度带来的热管理问题已经成为制约其性能提升的主要瓶颈之一,传统的散热模式例如空冷、风冷等,已经无法满足如此庞大的散热需求,采用MEMS制备的硅基微通道尺寸较小,且可以与发热芯片进行工艺集成嵌入,减小中间传热热阻,实现高效冷却的同时满足了芯片微型化、集成化的需求,在高热流密度芯片冷却领域具有良好的应用前景。然而在传统的硅基微通道内,由于通道表面光滑,工质有效核化穴较少,在换热器冷却工作过程中,在高过热度下工质容易出现亚稳定状态,一旦出现气泡核化,气泡将迅速生长直到充满整个微通道,气液界面在高过热度下快速膨胀,严重时甚至发生工质倒流,对微通道换热产生不利影响。本文针对微通道内的沸腾过热度高及流动换热不稳定性问题,创新性提出两类具有不同排布方式的微针肋簇阵列微通道设计,利用微针肋簇提供的核化穴减小相变起始过热度,利用微针肋簇的优化阵列排布,强化气液两相搅混对流换热,同时利用微针肋簇对液体的毛细吸附作用延缓蒸干,大幅改善微通道的传热性能。本研究设计并搭建了一种微通道相变换热及流型可视化实验台,并通过对比实验,研究了普通并联硅基微通道（RMC）、稀疏微针肋簇硅基微通道（SPFMC）和致密微针肋簇硅基微通道（DPFMC）内工质流动换热特性,并结合高速摄像机和红外热像仪拍摄的图像,揭示了微针肋簇结构强化微通道换热性能的传热机理。实验研究发现,稀疏微针肋簇区和致密微针肋簇区具有相似的换热机理,微针肋簇区提供了大量的气化核心,其传热以核态沸腾为主;微针肋簇之间的微流道区,工质流型以两相气液搅混流为主,其传热以气液两相搅混对流换热为主;微针肋簇的毛细吸液和液体再捕获效应,使得较高的热流密度下仍然存在驻留液体的界面蒸发效应,保持较大的换热系数,延缓蒸干。在工质流量较小的工况下,致密微针肋簇的综合换热强化效果较强,其综合考虑传热和压降的强化因子达到了 1.61;在工质流量较大的工况下,稀疏微针肋簇综合换热强化效果较强,其综合考虑传热和压降的强化因子达到了 1.49。本研究提出的微针肋簇阵列结构,显着强化了微通道内的相变换热,对于新型高效微通道相变冷却器的优化设计提供了新思路。
赵润泽[2]（2021）在《低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化》文中研究指明在空间探测应用中,需要使用热控系统对低温光学系统和电子学系统进行控温。机械制冷机能够提供较大的冷量,同时保证输出温度的精度和稳定性,是航天热控系统的理想冷源。环路热管是一种高效的两相热传输设备,能将制冷机的冷量远距离传输至受控元件,同时隔离制冷机对光学系统的电磁和机械震动干扰,环路热管管线具有一定的柔性,方便在航天器内灵活布局。环路热管冷凝器是与制冷机换热的核心部件,由于冷凝器尺寸通常远大于制冷机冷头,因此需要使用冷板进行过渡连接,造成了额外的热损失和重量负担。针对以上问题,本文对低温环路热管冷凝器小型化设计进行了相关研究。为了在更小的冷凝器面积内实现相同的换热量,需要对流道进行紧凑化设计,同时流道截面尺寸需要更小。本文冷凝器设计为与制冷机冷头尺寸接近的圆盘状,外部尺寸为Φ60 mm×10 mm,内部流道借鉴高热流密度散热领域中常用的树状流道网络,设计了侧进侧出型的Y形分叉流道网络,流道级数为对称4级,每一级在分叉后分支数为2。每一级分支内,母流道和子流道的截面尺寸遵循固定比例,单支子流道截面积小于母流道,但是两支子流道的总截面积大于母流道,工质在每个分叉后流速降低。Y形分叉流道相比相同流道长度和水力直径的串行流道相比具有更大的换热面积和更小的压降,同时温度分布更加均匀,能满足小型冷凝器高效换热的需求。设计得到的冷凝器可以与制冷机冷头直接耦合,设计重量仅为传统压管式涡旋冷凝器的1/3。基于设计优化后的圆盘状Y形分叉流道冷凝器,设计加工了使用丙烯工质的环路热管整机,并进行了测试实验。实验得出以下结论:在冷凝器温度223 K、203 K、183 K时,对应最小热阻值分别为0.19 K/W、0.29 K/W和0.50 K/W。工作温区下降时,由于蒸发器到补偿器的漏热增大,环路热管热阻逐渐增大。环路热管在低温下由可变热阻区到固定热阻区的转折点后移,183 K时环路热管全程工作在可变热阻区。对冷凝器出口温度的分析发现,随着温度下降,冷凝两相段长度变短,冷凝器长度由设计不足逐渐转变为设计冗余,对冷凝器流道长度设计提出了建议。实验对比了流道长度相同（90 mm）的Y形分叉流道和U形单管流道冷凝器,实验结果表明,在冷凝器温度223 K时,Y形流道冷凝器和U形流道冷凝器的环路热管分别在30 W和20 W时进入固定热阻区,其最小热阻分别为0.19K/W和0.47 K/W。从换热和流阻的角度分析,在相同的流道长度下,Y形流道冷凝器具有更大的换热面积和更小的流动阻力,有利于降低冷凝相变温度和外环路压降,从而获得更小的换热温差和热阻。使用Y形流道冷凝器的环路热管明显具有更高的换热效率,在与低温制冷机耦合的热控系统中有很大的应用价值。
吴佩霖[3]（2021）在《螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究》文中研究指明随着近年来科学技术的不断提高,许多行业中所使用的设备正朝着微型化的方向发展。由于紧凑的设备在工作时单位面积会产生更高的热量,导致常规的散热手段已经不能满足越来越严苛的设备散热要求。螺旋细通道换热器因其换热面积大、结构紧凑等优势在航空航天及微机电系统等领域得到了广泛的应用,然而由于其特殊结构导致工质在其中的流动传热过程不同于直通道,因此需要对螺旋细通道中的强化换热进行探究以满足更高的散热要求。为给螺旋细通道换热设备的强化提供理论基础,本文采用蒸馏水为工质研究了螺旋细通道内的单相强化传热及流动沸腾传热,研究的具体内容如下:（1）为研究工质为单相状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响,采用RNGκ-ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及两种放置方式不同的三角形。在热流密度300 k W/m2和雷诺数Re（4500～12000）的条件下,对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努赛尔数、热阻、总熵产进行分析。结果表明,在研究的雷诺数范围内,5种加入涡发生器结构的通道内流体努赛尔数、摩阻系数均大于光滑通道,热阻均低于光滑通道。当Re≤7500时总熵产率均低于光滑通道,而7500<Re<12000时反之。综合研究结果表明矩形涡发生器结构能源利用率最佳,但涡发生器对工质为单相状态下螺旋细通道的传热性能提升并不显着。（2）为研究气液两相流在矩形截面螺旋细通道内的液相分布及压降特性并为螺旋细通道中的沸腾传热实验提供理论依据,建立了光滑螺旋通道及内置矩形涡发生器的螺旋通道两种模型,在进口速度uin=0.22～0.32 m/s,进口含气率α=0.55～0.59的条件下以空气-水两相流为工质进行了数值模拟。结果表明同常规尺度螺旋通道相同,在研究的范围内通道内液体受离心力的影响被甩向螺旋通道外侧,而气体分布于通道内侧。进口含气率的增加会减少通道外壁面的液膜厚度。通道内置的矩形涡发生器可使内部工质产生二次流从而增强混合,有效提升截面含气率。除此之外,进口速度的增大、进口含气率的减小及矩形涡发生器的加入均会使矩形螺旋细通道内两相压降增大。（3）实验研究了以蒸馏水为工质的螺旋细通道内沸腾传热过程。实验的质量流率范围为115.92～330.77 kg/（m2·s）,加热功率范围为0～600 W,入口温度取3个,分别为55℃、68℃和80℃。实验研究了各实验参数对螺旋细通道局部沸腾换热系数及沸腾不稳定性的影响,还将实验所得的传热系数实验数据与已有关联式进行了比较。在此基础上对其中预测精度最好的关联式进行了修正。实验结果表明:稳定沸腾后质量流率对通道局部传热系数的影响很小;流动不稳定性会随着质量流率、入口温度的增加而增加,会随着热流密度的增加先增大再减小;修正后的关联式平均绝对误差为8.9%,可较精准预测本次实验中的实验数据。
刘广林[4]（2021）在《有机朗肯循环发电系统及蒸发器实验研究和优化》文中研究说明我国存在大量的工业余热和太阳能、地热能等可再生的低品位热源,而有机朗肯循环（ORC）发电是低温热源转化为高品位电能的重要技术途径之一。因此,开展有机朗肯循环发电系统的研究对我国低品位能源高效利用和改善能源供给有重要意义。虽然国内外学者开展了众多的研究,但是在变负载系统运行性能及从系统和部件层面对蒸发器优化尚存在诸多科学问题和技术难题需要进一步研究,以便有效推动有机朗肯循环走向市场应用。因此,本文首先开展有机朗肯循环发电系统实验研究,在此基础上采用热力学第二定律对系统（?）效率和部件（?）损失进行分析,在此基础上从系统层面和部件层面进行优化,以期提高系统的热力学性能。针对电网波峰波谷导致系统变负载运行条件下热力学性能变化,建立热源功率为100 kW,系统最大运行压力为1.0 MPa的有机朗肯循环原理样机,选用R245fa工质进行实验研究,在冷热源参数等恒定情况下,研究不同膨胀机转速和负载条件下系统热力学性能。研究发现随膨胀机转速和负载功率的增大,工质流量和蒸发温度呈增大的趋势;而有机工质在膨胀机入口处过热度减少。膨胀机的膨胀比随着负载功率和膨胀机转速的增加而增大。有机朗肯循环系统净效率随着负载增加而增大;在负载相同时,随着膨胀机转速的增加而增大。为了进一步提高系统热力学性能,采用（?）分析对简单系统进行研究。针对热源温度在100～150℃的低品位热源,发现系统（?）效率随热源温度升高呈现增大趋势;当热源温度相同时,系统（?）效率随着工质蒸发温度的增加呈现先增大后减小的趋势。分析蒸发器、冷凝器、工质泵和膨胀机四大部件（?）损,得到在相同冷热源和工质条件下,蒸发器的（?）损失最大,如工质R600a和热源温度140℃时,蒸发器（?）损在四大部件总（?）损占比达到51%。针对系统中蒸发器（?）损最大,按照能量梯级利用原理,从系统角度提出双级有机朗肯循环发电系统新构型,意在提高系统热力学性能。研究得到在相同参数下,双级发电系统（?）效率大于单级循环系统（?）效率且存在最大值,如当热源温度为130℃和工质为R600a时,双级循环系统（?）效率相对于单级系统（?）效率提高了 10.1%。双循环系统预热器的质量分流比与工质、热源温度等参数有关,低温时分流比区间较大,高温时较小,变化趋势呈现等腰三角形的形状。不同工质适用热源温度范围不同,因此需要根据热源参数确定合适的工质和分流比。从部件强化传热角度,提出蒸发器内工质流动沸腾过程气液自动分相的强化换热机理,从实验方面开展平行结构和分相结构的换热性能验证研究。发现在饱和沸腾区,由于气液在表面张力作用下自动分相,形成液在加热区/气在两侧流动,强化了流动沸腾阶段的换热能力。如当热源热流密度为120 kW/m2和工质流量为0.4g/s时,分相结构比平行结构的局部换热系数（25 mm处）提高了 20.4%和平均换热系数提高了9.9%。核态沸腾区域由于气泡较小,直接进入下一段微通道,未产生气液分相现象,因此两种结构的换热系数基本相等。对气液分相通道的气液分离角度和分段数两个主要结构参数进行优化,发现饱和沸腾区内,随着气液分离角和分段数的增大,分相结构的局部换热系数和平均换热系数增大。在工质质量流量为0.4 g/s和热源功率为120 kW/m2时,20°气液分离角相对于10°时,25mm处局部换热系数提高了39.9%,加热区平均换热系数提高了28.4%;当气液分离角度为20°时,25 mm处6段结构比4段结构平均换热系数提高了 22.6%,强化换热因子为1.6。从表面微纳结构促进强化换热角度,采用电刷镀方法在6段结构和20°分离角的梯形通道制备了 Ag-Ni复合微纳表面,发现微纳表面促使工质饱和沸腾提前发生,进而强化沸腾传热。如加热功率为120 kW/m2和工质质量流量为0.4 g/s时,20mm处的微纳结构局部换热系数比6段结构增加了 3.6倍,微纳结构的平均换热系数相对于6段结构提高了 16.1%,强化换热因子为1.9。
李俊业[5]（2020）在《微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究》文中提出随着科学技术的发展,在能源、化工和电子等领域有越来越多的设备和零部件需要高效热管理。微通道流动沸腾由于换热性能高、结构紧凑、泵功小等优点是当前最值得进一步研究的高效换热技术之一。在多种主流的微通道流动沸腾强化换热技术中,微纳形貌表面与特殊的微细通道结构设计均具有换热性能好、压降损失低的优点,具有广阔的发展前景,亟需进一步开展深入的研究。本文以过冷流动沸腾的强化换热为目的,以微纳形貌表面与微细通道结构为研究对象,通过实验研究不同微纳形貌表面在不同几何结构微细通道内的强化换热性能。本文研究的微纳形貌表面包括纳米尺度形貌的纳米线表面、微米尺度形貌的微米孔表面和多孔铜表面、微米/纳米复合尺度的微纳复合表面,涉及了不同尺度的多种形貌与不同的表面润湿性,本文研究的微细通道结构包括平直矩形通道、带气泡发生腔的平直矩形通道与阶梯矩形通道。通过设置不同的质量流量、热流密度和入口流体过冷度,分析过冷流动沸腾的换热系数、沸腾曲线、干涸前的最大热流密度、压降波动等参数,并通过高速摄像观测和分析两相流型,探究微纳形貌表面与微细通道结构对于流动沸腾强化换热的机理。本文首先对现阶段微纳形貌表面与微细通道结构的强化换热研究进行了综述,随后对微细通道流动沸腾实验系统做了介绍,并对光滑硅片在矩形通道内的过冷流动沸腾换热系数做了关联式分析,通过实验测量值与关联式计算式的吻合说明了实验系统的可靠性。在对不同高度纳米线表面的实验研究中,发现12μm高度纳米线表面的两相流动沸腾换热性能弱于4μm高度纳米线表面,因为更高的纳米线簇相互缠绕堆叠的尺度导致气泡在汽化核心腔内成核并脱离过程受到阻碍,在换热面进入沸腾状态后增大了近壁面区域的换热热阻。4μm高度纳米线表面形成了“形成拉长气泡——气泡上下游扩张——局部干涸——流体重新润湿”的周期性两相流型。随着热流变大,周期性两相流型中局部干涸占比变大,出现传热恶化现象。而12μm高度纳米线表面的流型发展没有这么迅速,高热流下仍以气泡聚合以及形成受限气泡向下游扩张为主,未形成逆流的拉长气泡,所以没有产生传热恶化现象。对于微米孔表面,在不同质量流量条件下的起始沸腾所需的过热度基本一致,且远低于其他微通道内的常规表面实验结果,疏水性和多孔结构是造成起始沸腾过热度低的主要原因。在低质量流量工况下,随着热流密度的增加,下游位置出现拉长气泡流,拉长气泡内部的薄液膜蒸发过程具有很好的相变换热效果,因此在高热流密度时通道下游的换热系数要优于上游。微米孔表面换热性能要优于光滑铜表面,换热系数最高强化了约36%。由于微米孔表面的壁面过热度更低,所以在实验中可以施加更大的热流密度。针对超疏水类多孔铜表面的成核位点多、换热面积大的优势和气膜难以脱离壁面的劣势,设计了气泡发生腔强制促使沸腾起始点提前,同时能够冲刷换热表面,防止气膜吸附并强制形成拉长气泡流,通过拉长气泡流薄液膜蒸发机制进行高效换热。在多孔铜表面相对光滑铜表面已有强化换热效果的基础上,进一步提升了低质量流量下的换热性能,换热系数在质量流量200 kg/（m2·s）和300 kg/（m2·s）时分别最大提升了53.1%和33.2%,但在更大质量流量下换热系数没有提升甚至有所下降。结合了微纳复合表面与阶梯通道的流动沸腾强化换热方法能够有效提升大热流密度下的沸腾换热性能,抑制局部干涸的产生,在低质量流量工况下出现干涸时的热流密度从126 k W/m2提升到了302 k W/m2。使用沸腾数可以对不同工况下从冲刷流到搅拌流的转折点做出判断。由于不同流型的换热机制不同,因此局部换热系数与流型具有很强的关联,冲刷流的局部换热较为均匀,而搅拌流的下游换热明显好于上游。
夏珍[6]（2020）在《不同微结构对分离式热管蒸发段换热特性的影响》文中提出随着电子元器件的热流密度越来越高,其散热问题备受关注,而传统散热装置的散热能力受到空间的限制,难以满足电子元器件小型空间内高功耗的散热需求。分离式热管作为一种有着许多优良换热特性的高效换热装置,在通信基站、航空航天领域等的大型、中型设备中的应用得到了广泛的研究,其在电子元器件散热装置中的应用有极大的优势和潜力,因而研究微小型分离式热管应用于狭小空间散热十分必要。本文将无毛细吸液芯结构的树状仿生微通道和平行微通道应用于分离式热管的蒸发段,对两种微通道分离式热管展开实验研究,并对树状仿生微通道进行三维数值模拟,主要工作如下:首先通过搭建实验平台,对相同恒定加热功率不同充液率条件下的平行微通道分离式热管和树状仿生微通道分离式热管的启动、运行特性进行实验研究,结果发现在给定的四种充液率下,两种微通道分离式热管都能正常启动并稳定运行,但相比于平行微通道分离式热管,在对应的充液率下,树状仿生微通道分离式热管的启动时间、启动温度以及蒸发段壁面平均温度都较低。其次分别对相同的变加热功率条件下的平行微通道分离式热管和树状仿生微通道分离式热管的热阻特性进行实验,结果表明在对应相同充液率下树状仿生微通道分离式热管的热阻随加热功率变化的趋势与平行微通道分离式热管相同,但都略低于平行微通道分离式热管的热阻。最后通过三维数值模拟对树状仿生微通道进一步研究,分析其水平放置时的温度、压力分布特点,并与垂直放置时的温度、压力分布进行对比;此外对不同深宽比的树状仿生微通道的换热特性以及不同雷诺数时树状仿生微通道的换热特点进行了探讨。模拟结果表明,水平放置时树状仿生微通道的温度分布与垂直放置时的温度分布差异不大,但压力分布截然不同;树状仿生微通道的深宽比对其平均换热系数有一定影响;随着雷诺数增大,同一深宽比树状仿生微通道的进出口平均压降随之增加,但增加的幅度都不大;而树状仿生微通道的平均换热系数随雷诺数的增加都呈现出减小的趋势,雷诺数对不同深宽比的树状仿生微通道换热性能的影响不同。
常赫[7]（2020）在《不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究》文中研究说明气液两相流作为多相流热物理学的一个重要分支,与人民的生活及工业生产安全有着密切的关系。流体在流动过程中除受流体的固有性质,如物理性质及化学性质的影响外,与流场环境也有着密切联系。流体的物理性质是可控因素,其影响效果大多可控。与之相比,流场环境的改变对流体流动的影响往往与理论计算值有较为明显的偏差且难以控制。因此,为实现能源的高效利用,同时准确掌握复杂流动的特性参数,对不同流场环境下流体流动及传热特性进行深入探讨就显得尤为重要。本文基于数值模拟的方法,根据流场环境的分类,对几何结构流场、环境流场及热载流场下通道内气液两相流动与传热特性进行了较为系统与全面的探讨分析。1.几何结构流场。建立了蛇形微通道内气液两相流动的数学模型,分析了壁面性质及Y型汇流结构对流体流动及传热特性的影响。与常规尺度通道不同,微通道内流体流动受惯性力、粘性力及表面张力影响较大,意味着壁面性质及几何结构是其气液相界面分布情况改变的主要因素之一。当Y型夹角为60度时,气液两相压降和Po数最低。除此之外,通过添加源项,建立了滑移壁面边界条件下微通道内流体流动的数学模型,结果表明,疏水壁面可以诱导滑移现象的产生,同时减小压降、表面摩擦系数和流动阻力系数,从而利于传热,且高宽比较小的微通道内减阻效果较好。与此同时,针对蛇形微通道特殊的几何结构,对U型微通道内流体流动及传热情况进行了研究,分析了曲率对流体流动及换热的作用规律。研究结果表明,曲率的增加使得沿水平坐标方向的速度分布对称性增强,增大了流体流动阻力,截面速度分布趋势不受影响,但靠近内壁流体的流速及温度高于靠近外壁的流体。2.环境流场。依据环境流场影响效果,选取了常规尺度水平通道,通过添加自定义函数,建立了起伏振动工况下通道内气液两相流动及传热的数学模型。与稳态工况不同,振动引起的附加惯性力及流体自身的重力影响了气液相界面分布规律,且振动参数对低流速流体影响较大。与振动幅度相比,振动频率的改变对流体流动及传热特性影响更为显着。通过对稳态及不同振动参数下通道内流体摩擦压降、空隙率及流体温度变化规律进行探讨分析发现,与稳态工况下通道内流体流动情况相比,周期振动对流量和瞬时摩擦压降的影响更为明显。振动幅度主要影响液面波动高度,即截面含气率;而振动频率主要影响液面波动的激烈程度,但振动参数对流型定义没有明显影响。一定范围内,振动可以强化换热,温度峰值出现在通道从起伏运动的最高点向平衡位置移动的过程中。3.热载流场。以预测气液两相流摩擦压降及空隙率的经典模型及相关经验公式为基础,对本文所建立的不同振动参数下水平通道内流体流动的数值计算结果进行了对比分析。通过比较几种典型摩擦压降关联式发现,Muller模型的预测值与动态工况数值计算结果吻合较好;通过比较四种典型模型的含气率关联式得出,当振动参数较小时,漂移通量模型具有较好的预测效果;当振动参数较高时,基于流型建立的关联式模型更适用。与此同时,依据场协同分析理论,分析了热载流场对蛇形微通道及不同振动参数工况下水平通道内气液两相流传热的作用效果。研究结果表明,合理设计弯曲微通道的壁面性质和曲率等相关参数,有利于提高微通道内流体的传热性能;对于本文所采用的起伏振动工况,发现在一定振动频率范围内起伏振动是有效强化换热的手段,低Re数和强振动参数条件下,振动对流体流动换热的影响效果最为明显。
徐海洋[8]（2020）在《结构参数对多孔微通道沸腾换热特性影响研究》文中研究说明目前电子器件在向着微小尺寸方向发展,局部的热流密度不断增大。为应对这种高发热量的电子器件。微通道相变冷却技术正成为具有潜力的冷却技术之一。本文主要就烧结多孔微通道的沸腾换热性能进行研究,工质为去离子水和制冷剂R134a,研究不同形状的铜粉对多孔微通道性能的影响和制冷剂工质沸腾两相流。首先构建和完善了分别以水和R134a为工质的两套微通道沸腾实验系统。针对两种不同铜粉形状（球形、树枝形）烧结而成的多孔微通道,对其结构特征进行了详细表征。主要包括:采用扫描电镜、压汞法和阿基米德法对多孔微通道的孔隙结构、孔径分布和孔隙率进行了量测;采用接触角仪对多孔微通道的表面润湿性和接触角进行了分析。研究发现:当工质为去离子水,对于单一粒径的多孔微通道,球形铜粉样品在低热流密度范围沸腾换热系数较高,但其沸腾起始点（ONB）相对滞后;在中高热密度范围,树枝形铜粉烧结微通道沸腾换热性能最佳,其临界热流密度（CHF）最高,约是其他两种微通道的1.2倍,这与树枝形铜粉较为贯通的孔隙结构有关,在高热流密度下有助于保证受热底壁的供液输送。入口流量的增加和入口过冷度的降低,可以减小两种铜粉样品的性能差距,树枝形铜粉在高热流密度区依旧展现了较好的换热性能。当工质为去离子水,对于混合粒径的多孔微通道,也对比研究了球形、树枝状铜粉烧结样品的性能差异,实验表明:较球形铜粉样品,树枝形铜粉制成的混合粒径微通道换热系数较高,CHF值最大,而且平均压降也较低。在高热流密度时,树枝形铜粉烧结多孔微通道可以有效地抑制压力脉动,使微通道内保持较为稳定的流动沸腾状态。对于制冷剂R134a为工质,以树枝状铜粉为研究对象,实验研究发现:随热流密度增大多孔微通道的换热系数先增大至某一峰值然后缓慢减小。较大的质量流速可进一步提高微通道内的换热性能;较单一粒径,混合粒径微通道,具有更好的换热性能,临界热流密度CHF值可达到90W/cm2。混合粒径微通道能更好地抑制压力脉动,平均压降与单一粒径样品差异较小。以R134a为工质的多孔微通道在微型冷却领域极具发展潜力。
李新龙[9]（2020）在《液滴微流控中两相流动与换热特性的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理液滴微流控在化学反应、生物芯片、材料制备和强化传热等领域有广泛应用前景,揭示其中液滴产生机理及流动与传热特性具有重要工程意义和学术价值。本文采用数值模拟方法研究了 T型微通道内两相流三维流动特性、通道几何结构及壁面速度滑移条件对液滴产生的影响,还对液滴在微通道中的强化换热特性进行了系统研究。本研究无疑有助于加深对液滴微流控中液滴产生和输运过程的理解,为该技术更好的应用奠定良好的理论基础。针对标准T型微通道产生液滴过程进行二维和三维对比数值研究,揭示两者结果差异是因为液滴脱落过程可分为二维和三维断裂两个阶段,且后者过程更快。二维模拟能近似再现二维断裂但无法捕捉三维断裂过程。三维模拟则能更好地吻合实验结果。通过改变微通道几何参数发现,增加微通道深宽比会强化两相流动的三维特性,减弱壁面对液滴脱落的不利影响。此时,分散相脱落段更早进入三维断裂阶段,液滴产生加速。细致分析发现,产生液滴的临界毛细数与深宽比呈指数关系,且随之增大而减小,深宽比为1的前后关系式不同。本文提出的在T型交叉处增加矩形凸台的改良T型微通道可显着改善液滴产生性能,包括扩大Dripping区、减小Jetting区,进而减小液滴尺寸,提高液滴单分散性。该矩形凸台既增大分散相脱落所需驱动力（连续相的剪切和脱落段前后压差）,也导致分散相在壁面上的脱落阻力减弱。改良T型微通道中产生液滴的尺寸仍满足与毛细数和流量比的经验准则关系式,但需要针对凸台高度进行修正。研究结果表明,改良结构中凸台宽度几乎不影响液滴产生特性。液滴尺寸随两相粘度比或表面张力的增大而变大,随接触角的增大而减小。矩形凸台可有效减弱壁面亲分散相特性对液滴产生的不利影响。数值研究了微通道壁面速度滑移条件对液滴产生特性的影响。结果表明,壁面滑移使Dripping流态中分散相脱落段受连续相的剪切力及其前后压差随连续相滑移长度增加而减小,这使得产生液滴的直径变大。Squeezing流态中脱落段受连续相的剪切力随连续相滑移长度增加而增大,受壁面剪切阻力随分散相滑移长度增加而减小,产生液滴的尺寸随两相滑移长度增加均减小。任意一相滑移长度增加都会减小脱落段拉伸率,可以有效避免分散相脱落产生一大一小液滴的双脱落现象,提高液滴单分散性。微通道单相流中加入液滴能以较小压力损失显着强化换热,液滴所在位置的Nu数大幅提高,平均Nu数最多也可提升50%以上。入口流速增加使液滴内部涡量增大,混合增强,但液膜厚度也随之增大,导致环流难以接近壁面,这两个影响使Nu数随流速增加先增大后减小。表面张力增大使液滴更难变形,液膜厚度减小,进而强化换热。分散相与连续相的粘度增加均减弱液滴强化换热效果。前者抑制液滴内部环流产生,后者增强连续相剪切,增大液膜厚度同时抑制连续相内部环流。连续相滑移长度增加会增强换热效率,但液滴两相流相对单相流的Nu数提升百分比却减小,这是由于连续相对液滴的剪切作用减弱。液滴强化换热效果随其直径增大而增强,如液膜厚度不变,单个液滴强化换热效果不再变强。增加液滴直径,平均Nu数先增加,在液膜厚度降至最小后开始减小。数值研究结果表明,Nu数与单位长度通道内液滴数呈一次函数关系;液滴当量直径小于通道特征尺寸时,液滴大小影响斜率,模拟结果与经验准则关系吻合良好。
夏峰顺[10]（2020）在《孔阵列射流套管微通道强化气液传质的研究》文中进行了进一步梳理微通道因其特征尺度小、比表面积高而可以显着增强传质、传热和混合,具有过程高效、放大方便、安全性高等优点,得到了越来越广泛的应用。孔阵列射流套管微通道（Pore-Array Jet Tube-in-tube Microchannel）结合了射流和微通道强化传递优点,具备优异的微混合、液-液传质性能;同时,因其利用套管间隙作为微通道而具有较大的单通道处理量,可以实现低成本制造工业规模装置。为了实现气液传质过程的强化,本文探究了孔阵列射流套管微通道（PA-TMC）及其作为高剪切混合器分布器的气液传质特性,以期为气液传质过程的强化提供新装备。首先,利用亚硫酸钠氧化法,考察了不同结构参数和操作参数对PA-TMC总体积传质系数（k La）、氧吸收效率（φ）、单位能量下氧传质量（ε）的影响;利用CFD模拟方法研究了PA-TMC环隙空间的两相流动过程,采用CCD成像技术对PA-TMC环隙的两相流动进行监测,获取了流动、气泡分散和聚并规律,以更好地理解传质规律。研究结果表明:k La和φ随着孔径的减小、单排孔数的增多、孔排数的减小、环隙尺寸的减小、螺旋式缠绕丝的增加、环隙长度的减小、两相流量的增加、表面张力的降低而单调上升;ε随着孔径的减小、单排孔数的增多、孔排数的减小、螺旋式缠绕丝的减少、环隙长度的减小、气相流量的增加、液相流量的减少、表面张力的降低而单调上升,随着环隙尺寸的减小而变化不大。通过CCD图像、CFD模拟还得到:随着孔径的减小,气泡尺寸减小,湍动能增加;随着孔排数的减小、环隙尺寸的减小、环隙长度的减小,湍动能增加;随着螺旋式缠绕丝的增加、两相流量的增加、表面张力的降低,气泡表面更新速率增加,剪切速率增加。此外,还拟合得到关于舍伍德数的关联式,其预测值与实验值的平均偏差为7.21%,可用于PA-TMC气液传质性能的预测。其次,将PA-TMC作为分布器强化高剪切混合器气-液传质性能。同样利用亚硫酸钠氧化法,探究不同参数对总体积传质系数（k La*）和氧吸收效率（φ*）的影响。实验发现:耦合距离L*=8mm为最优值,强化吸收性能更优;k La*随着孔径的减小、单排孔数的增多、孔排数的减小、气相流量的增加、液相流量的增加、表面张力的降低、转子线速度的增加而增加;φ*随气相流量的增加而减小,其余规律与k La*相同。以上研究结果表明:PA-TMC具有优异气液传质性能,作为分布器可以强化高剪切混合器的气液传质性能,因而具有良好的工业应用前景。
二、Two-Phase Flow Patterns and Heat Transfer in Parallel Microchannels（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Two-Phase Flow Patterns and Heat Transfer in Parallel Microchannels（论文提纲范文）
（1）微针肋簇阵列强化微通道相变冷却技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 微通道流动沸腾主要换热机理 |
| 1.3 微通道流动沸腾换热强化技术 |
| 1.4 研究中不足和启示 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验系统设计及数据处理 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.2 微通道设计、制备和封装 |
| 2.2.1 微通道几何结构设计 |
| 2.2.2 实验件的制备和封装 |
| 2.3 实验步骤 |
| 2.4 数据处理和误差分析 |
| 2.4.1 数据处理 |
| 2.4.2 误差分析 |
| 2.4.3 强化换热评价因子μ |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 硅基微通道换热特性分析 |
| 3.1 硅基微通道红外温度场分析 |
| 3.1.1 RMC红外温度场图像 |
| 3.1.2 SPFMC温度场红外图像 |
| 3.1.3 DPFMC温度场红外图像 |
| 3.2 微通道换热性能数据分析 |
| 3.2.1 沿程壁温及沿程换热系数变化特性 |
| 3.2.2 平均换热系数变化特性 |
| 3.2.3 进出口压差和强化换热评价因子μ的特点 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 微通道内的流型可视化及传热机理分析 |
| 4.1 气泡动力学特性 |
| 4.1.1 气泡核化 |
| 4.1.2 气泡合并 |
| 4.2 工质流动流型及换热特性 |
| 4.2.1 RMC内工质流动流型及换热特性 |
| 4.2.2 SPFMC内工质流动流型及换热特性 |
| 4.2.3 DPFMC内工质流动流型及换热特性 |
| 4.3 周期性进液 |
| 4.3.1 周期性进液的产生 |
| 4.3.2 周期性进液对两相流流动的影响 |
| 4.4 传热机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
（2）低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章.绪论 |
| 1.1.研究背景及意义 |
| 1.2.环路热管概述 |
| 1.3.环路热管冷凝器 |
| 1.3.1.环路热管冷凝器研究现状 |
| 1.3.2.冷凝两相流理论研究 |
| 1.4.树状流道换热器研究 |
| 1.4.1.结构参数设计模型和参数优化 |
| 1.4.2.新型流道网络结构 |
| 1.4.3.不同新型流道对比研究 |
| 1.5.本文主要研究内容 |
| 第2章.冷凝器流道设计与选型 |
| 2.1.流道结构设计 |
| 2.2.分叉流道选型仿真 |
| 2.2.1.网格划分及仿真设置 |
| 2.2.2.流道流动换热对比分析 |
| 2.3.冷凝器设计与加工 |
| 2.4.本章小结 |
| 第3章.环路热管实验系统 |
| 3.1.环路热管设计 |
| 3.1.1.部件选型 |
| 3.1.2.整机装配 |
| 3.1.3.环路热管充装 |
| 3.2.实验系统及实验流程 |
| 3.2.1.低温真空实验系统 |
| 3.2.2.实验流程 |
| 3.3.本章小结 |
| 第4章.冷凝器测试及结构仿真优化 |
| 4.1.冷凝器对比测试实验 |
| 4.1.1.热管传热性能研究 |
| 4.1.2.冷凝器传热性能研究 |
| 4.2.流道结构仿真优化 |
| 4.2.1.网格划分及模型设置 |
| 4.2.2.UDF编写 |
| 4.2.3.冷凝器冷凝流动换热研究 |
| 4.3.冷凝器流道优化及测试实验 |
| 4.3.1.流道结构优化设计 |
| 4.3.2.启动特性研究 |
| 4.3.3.传热特性研究 |
| 4.3.4.制冷机耦合热阻分析 |
| 4.4.本章小结 |
| 第5章.Y形流道冷凝器环路热管实验 |
| 5.1.相同长度 Y 形与 U 形流道冷凝器对比研究 |
| 5.2.不同温区下环路热管性能分析 |
| 5.3.本章小结 |
| 第6章.总结与展望 |
| 6.1.全文总结与主要结论 |
| 6.2.不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.2.1 以单相液体为工质时螺旋通道的强化研究 |
| 1.2.2 螺旋通道两相流动过程中的流型 |
| 1.2.3 以水为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.4 以制冷剂为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.5 其他工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.6 微细尺度螺旋通道内流动沸腾传热研究 |
| 1.2.7 螺旋通道内沸腾传热关联式研究 |
| 1.2.8 微细尺度通道中的流动沸腾不稳定性 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 螺旋细通道内单相强化传热数值模拟研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型与边界条件设置 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 模型求解与网格划分 |
| 2.3 数据处理 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 数值方法可靠性验证 |
| 2.4.2 流动特性分析 |
| 2.4.3 传热特性分析 |
| 2.4.4 熵产分析 |
| 2.4.5 关联式拟合 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 螺旋细通道内气液两相流数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与边界条件设置 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 模型求解与网格划分 |
| 3.3 气液两相流截面含液率分布规律 |
| 3.3.1 进口含气率对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.2 涡发生器对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.3 速度对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.4 气液两相流的压降特性 |
| 3.4.1 进口速度对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.4.2 涡发生器对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 流动沸腾实验装置与方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.2.1 实验装置与步骤 |
| 4.2.2 实验段 |
| 4.3 实验工况与步骤 |
| 4.4 实验数据处理 |
| 4.4.1 有效热流密度 |
| 4.4.2 流量计标定 |
| 4.4.3 螺旋通道内单相区及两相区的长度 |
| 4.4.4 流体温度 |
| 4.4.5 局部传热系数 |
| 4.4.6 局部干度 |
| 4.4.7 不确定度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 螺旋细通道内沸腾传热及不稳定性的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与分析 |
| 5.2.1 沸腾曲线 |
| 5.2.2 传热系数 |
| 5.2.3 传热系数关联式 |
| 5.2.4 沸腾传热中的不稳定性 |
| 5.2.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（4）有机朗肯循环发电系统及蒸发器实验研究和优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 有机朗肯循环研究现状 |
| 1.2.1 工质研究 |
| 1.2.2 系统研究 |
| 1.2.3 主要部件研究 |
| 1.3 蒸发器流动沸腾强化换热研究现状 |
| 1.3.1 气液调控强化沸腾传热 |
| 1.3.2 微纳功能表面强化沸腾换热 |
| 1.4 当前研究存在问题 |
| 1.5 本课题研究内容 |
| 第2章 有机朗肯循环系统实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统 |
| 2.2.1 ORC系统 |
| 2.2.2 负载系统 |
| 2.2.3 冷热源系统 |
| 2.3 数据处理 |
| 2.4 机组运行特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 有机朗肯循环系统(火用)分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 简单系统(火用)研究 |
| 3.2.1 发电循环系统 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 简单系统(火用)效率 |
| 3.2.4 部件(火用)损 |
| 3.3 发电系统新构型 |
| 3.3.1 双循环系统介绍 |
| 3.3.2 数学模型 |
| 3.3.3 双循环系统(火用)效率 |
| 3.3.4 部件(火用)损 |
| 3.4 双循环系统预热器分流比分析 |
| 3.5 双循环系统窄点温差分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 蒸发器分相原理及强化换热 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气液分相强化换热原理 |
| 4.3 实验系统及实验段 |
| 4.3.1 实验系统 |
| 4.3.2 实验段及主要设备 |
| 4.3.3 实验操作 |
| 4.4 数据处理 |
| 4.5 气液分相强化传热特性 |
| 4.5.1 温度特性 |
| 4.5.2 换热系数 |
| 4.6 压降特性 |
| 4.7 气泡动力学 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 蒸发器气液分相换热优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 通道结构参数优化 |
| 5.3 结构参数对换热特性分析 |
| 5.3.1 角度对换热性能影响 |
| 5.3.2 分段数对换热性能影响 |
| 5.4 微纳表面强化换热 |
| 5.4.1 微纳表面制备 |
| 5.4.2 微纳表面对换热性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结果和结论 |
| 6.2 研究意义和创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 流动沸腾表面改性技术 |
| 1.2.2 微通道几何结构强化沸腾换热 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 实验系统与方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体循环系统及装置 |
| 2.2.1 两相流动沸腾换热实验系统 |
| 2.2.2 实验仪器和设备 |
| 2.2.3 微细通道实验段 |
| 2.3 实验方法及流程 |
| 2.3.1 实验准备 |
| 2.3.2 实验流程 |
| 2.4 数据处理与误差分析 |
| 2.4.1 数据处理方法 |
| 2.4.2 不确定度分析 |
| 2.5 实验系统可靠性验证 |
| 2.5.1 压降验证 |
| 2.5.2 对流换热验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 矩形通道内纳米线表面过冷流动沸腾换热 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 3.3 沸腾曲线与压降波动 |
| 3.3.1 局部沸腾曲线 |
| 3.3.2 压降波动 |
| 3.4 对流换热系数 |
| 3.4.1 平均换热系数 |
| 3.4.2 局部换热系数 |
| 3.5 沸腾流动两相流型 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 矩形通道内微米孔表面过冷流动沸腾换热 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 4.3 过冷沸腾曲线 |
| 4.3.1 平均过热度沸腾曲线 |
| 4.3.2 局部沸腾曲线 |
| 4.4 沸腾换热系数与两相压降 |
| 4.4.1 平均沸腾换热系数 |
| 4.4.2 局部沸腾换热系数 |
| 4.4.3 压降与压降波动 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 带气泡发生腔的矩形通道内过冷流动沸腾换热 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气泡发生腔与多孔铜表面 |
| 5.3 起始沸腾及流型特征 |
| 5.3.1 压降波动 |
| 5.3.2 沸腾曲线 |
| 5.4 两相换热特性 |
| 5.4.1 平均换热系数 |
| 5.4.2 局部换热系数 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 阶梯矩形通道内微纳复合表面的过冷流动沸腾换热 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 阶梯通道及微纳复合表面 |
| 6.2.1 阶梯通道与单相压降实验验证 |
| 6.2.2 微纳复合表面 |
| 6.3 沸腾换热特性 |
| 6.3.1 沸腾曲线与平均换热系数 |
| 6.3.2 沸腾数 |
| 6.4 流动沸腾两相流型 |
| 6.4.1 局部干涸区域分析 |
| 6.4.2 局部换热系数 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
（6）不同微结构对分离式热管蒸发段换热特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 分离式热管的概述 |
| 1.2.1 分离式热管的定义 |
| 1.2.2 工作原理 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 环路热管的研究现状 |
| 1.3.2 分离式热管的研究进展 |
| 1.3.3 微通道热管的研究进展 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 课题来源 |
| 第2章 两种微通道分离式热管的实验结果分析 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 加热与冷却装置 |
| 2.2.2 数据采集装置 |
| 2.3 实验原理 |
| 2.4 实验结果分析 |
| 2.4.1 平行微通道分离式热管的启动和运行现象 |
| 2.4.2 树状仿生微通道分离式热管的启动和运行现象 |
| 2.4.3 两种微通道分离式热管的热阻特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 ANSYS数值模拟理论 |
| 3.1 分析软件概述 |
| 3.2 多相流模型简介 |
| 3.3 数值模拟方法 |
| 3.3.1 流动与传热基本控制方程 |
| 3.3.2 体积分数方程 |
| 3.3.3 连续表面张力模型 |
| 3.3.4 微通道两相流动模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 树状仿生微通道结构的数值模拟分析 |
| 4.1 物理模型和网格无关性验证 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 网格划分与无关性验证 |
| 4.1.3 初始条件与边界条件 |
| 4.2 结果分析 |
| 4.2.1 树状仿生微通道的温度变化 |
| 4.2.2 树状仿生微通道的压力变化 |
| 4.2.3 不同深宽比树状仿生微通道的换热特性 |
| 4.2.4 不同深宽比树状仿生微通道换热特性随雷诺数的变化 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新性 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（7）不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 流场环境影响研究现状 |
| 1.2.1 通道尺度划分 |
| 1.2.2 几何结构流场的影响研究 |
| 1.2.3 动态环境流场的影响研究 |
| 1.2.4 热载环境流场的影响研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 气液两相流动的数值计算 |
| 2.1 软件简介 |
| 2.2 气液两相流基本理论 |
| 2.2.1 主要参数 |
| 2.2.2 相间作用力 |
| 2.3 基本控制方程 |
| 2.3.1 CLSVOF模型 |
| 2.3.2 模型控制方程 |
| 2.3.3 湍流模型控制方程 |
| 2.4 气液两相流数值模拟过程 |
| 2.4.1 计算域及网格划分 |
| 2.4.2 方程的求解与离散 |
| 2.4.3 压力速度耦合算法 |
| 2.4.4 边界条件 |
| 2.4.5 初始条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 蛇形微通道内气液两相流动的数值计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.3.1 壁面性质 |
| 3.3.2 滑移壁面 |
| 3.3.3 网格无关性验证 |
| 3.3.4 数据处理 |
| 3.3.5 对比验证 |
| 3.4 气泡长度影响因素 |
| 3.5 壁面性质对传热特性的影响 |
| 3.6 滑移壁面通道流体流动特性的研究 |
| 3.6.1 滑移效应对压降的影响 |
| 3.6.2 壁面性质对滑移效应的影响 |
| 3.6.3 滑移效应对传热特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 U型微通道内气液两相流动数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理模型 |
| 4.3 数值模拟 |
| 4.3.1 数据处理 |
| 4.3.2 对比验证 |
| 4.4 曲率对流动特性的影响 |
| 4.4.1 曲率对压降的影响 |
| 4.4.2 曲率对速度分布的影响 |
| 4.4.3 曲率对传热特性的影响 |
| 4.5 壁面性质对流动特性的影响 |
| 4.5.1 滑移壁面对速度分布的影响 |
| 4.5.2 壁面性质对Po数的影响 |
| 4.5.3 滑移壁面对U型微通道的影响 |
| 4.6 场协同性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 起伏振动通道内气液两相流动特性数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型 |
| 5.3 数值模拟 |
| 5.3.1 控制方程 |
| 5.3.2 湍流模型 |
| 5.3.3 网格无关性验证 |
| 5.3.4 对比验证 |
| 5.4 起伏振动对流型图的影响 |
| 5.4.1 起伏振动对流型的影响 |
| 5.4.2 起伏振动对流型图的影响 |
| 5.4.3 起伏振动对流型转换界限的影响 |
| 5.5 起伏振动对摩擦压降的影响 |
| 5.5.1 起伏振动对平均摩擦压降的影响 |
| 5.5.2 起伏振动对瞬时摩擦压降的影响 |
| 5.5.3 起伏振动对压降波动的影响 |
| 5.6 起伏振动对空隙率的影响 |
| 5.6.1 起伏振动对瞬时空隙率的影响 |
| 5.6.2 起伏振动对平均空隙率的影响 |
| 5.6.3 经验公式对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 起伏振动通道内气液两相传热特性数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值方法验证 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 振动对温度波动的影响 |
| 6.3.2 振动对Nu的影响 |
| 6.3.3 场协同性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）结构参数对多孔微通道沸腾换热特性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 微通道的国内外研究现状 |
| 1.2.1 普通微通道沸腾换热性能研究 |
| 1.2.2 微通道内流动不稳定性研究 |
| 1.2.3 新型微通道的发展 |
| 1.3 多孔表面沸腾强化研究现状 |
| 1.4 课题研究的主要内容 |
| 第2章 水/制冷剂多孔微通道实验系统 |
| 2.1 工质为水的实验系统 |
| 2.1.1 微型泵 |
| 2.1.2 微通道测试室 |
| 2.1.3 加热系统 |
| 2.1.4 数据采集系统 |
| 2.1.5 实验原理与步骤 |
| 2.1.6 实验工质 |
| 2.2 工质为制冷剂的实验系统 |
| 2.2.1 介质驱动部分 |
| 2.2.2 微通道测试段部分 |
| 2.2.3 冷却液供给部分 |
| 2.2.4 数据测量采集系统 |
| 2.2.5 其他系统元件介绍 |
| 2.2.6 实验原理与步骤 |
| 2.2.7 实验工质 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多孔微通道制作方法与样品表征 |
| 3.1 多孔微通道的制作方法 |
| 3.1.1 石墨模具加工 |
| 3.1.2 烧结炉 |
| 3.1.3 烧结时间与温度 |
| 3.1.4 多孔微通道烧结与脱模 |
| 3.1.5 铜粉形状与烧结底厚 |
| 3.2 多孔微通道样品表征 |
| 3.2.1 铜粉形状 |
| 3.2.2 多孔微通道的孔隙率及测量方法 |
| 3.2.3 多孔微通道的表面润湿性 |
| 3.3 数据处理及不确定性分析 |
| 3.3.1 数据处理 |
| 3.3.2 不确定性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铜粉形状对多孔微通道沸腾换热特性影响的研究 |
| 4.1 铜粉形状对单一粒径多孔微通道沸腾换热特性的影响 |
| 4.1.1 不同粒径大小的条件下不同铜粉形状多孔微通道传热性能分析 |
| 4.1.2 烧结厚度影响 |
| 4.1.3 低过冷度条件下不同铜粉形状多孔微通道传热性能分析 |
| 4.1.4 铜粉形状对单一粒径多孔微通道流动不稳定性影响 |
| 4.2 铜粉形状对混合粒径多孔微通道沸腾换热特性的影响 |
| 4.2.1 铜粉形状对不同粒径混合的多孔微通道传热性能影响 |
| 4.2.2 不同质量流量的影响 |
| 4.2.3 入口过冷度的影响 |
| 4.2.4 铜粉形状对混合粒径多孔微通道压降影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 制冷剂为工质多孔微通道的流动沸腾换热性能研究 |
| 5.1 多孔微通道传热性能研究内容 |
| 5.1.1 质量流率对多孔微通道换热性能的影响 |
| 5.1.2 不同铜粉粒径对多孔微通道流动沸腾换热性能的影响 |
| 5.1.3 单一/混合多孔微通道换热性能的对比 |
| 5.2 制冷剂为工质多孔微通道压力不稳定性分析 |
| 5.2.1 不同流量对于微通道压降性能的影响 |
| 5.2.2 不同粒径对单一粒径微通道压降性能的影响 |
| 5.2.3 单一粒径和混合粒径微通道压力波动性能对比分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）液滴微流控中两相流动与换热特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微通道几何特性影响液滴产生的研究进展 |
| 1.2.1 微通道三维特性对液滴产生的影响 |
| 1.2.2 微通道局部结构改变对液滴产生的影响 |
| 1.3 壁面滑移特性对液滴产生的影响 |
| 1.4 液滴强化微通道换热的相关研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 微通道产生液滴过程的三维特性研究 |
| 2.1 数值模型选择 |
| 2.2 VOF多相流模型基本思想 |
| 2.3 VOF模型控制方程 |
| 2.4 数值模拟设置与优化 |
| 2.4.1 数值模拟的基本设置 |
| 2.4.2 数值模型的优化 |
| 2.5 T型微通道产生液滴的二维与三维数值模拟 |
| 2.5.1 几何模型及物性参数 |
| 2.5.2 二维与三维模型的结果比较 |
| 2.6 T型微通道深度对液滴生成的影响 |
| 2.6.1 不同深宽比通道中液滴的生成状态 |
| 2.6.2 不同壁面浸润性时通道深度对液滴尺寸的影响 |
| 2.6.3 通道深度影响液滴产生的机理探究 |
| 2.6.4 通道深度对液滴产生所需临界毛细数的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 T型微通道中局部凸台对液滴产生的影响 |
| 3.1 计算模型和数值方法验证 |
| 3.1.1 计算模型 |
| 3.1.2 网格独立性验证 |
| 3.1.3 数值方法验证 |
| 3.2 传统与改良T型微通道中的两相流态 |
| 3.2.1 传统与矩形凸台T型微通道中两相流态比较 |
| 3.2.2 其它几何结构凸台对两相流态影响的比较 |
| 3.3 传统与改良T型微通道中的液滴产生机理 |
| 3.3.1 两相流场及分散相所受剪切作用 |
| 3.3.2 分散相脱落段前后压差 |
| 3.3.3 分散相脱落段的拉伸变形 |
| 3.4 传统与改良T型微通道中的液滴尺寸 |
| 3.4.1 液滴尺寸关系式 |
| 3.4.2 粘度比、表面张力及接触角的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 壁面滑移条件下液滴产生机理的研究 |
| 4.1 计算模型和数值方法验证 |
| 4.1.1 计算模型 |
| 4.1.2 网格独立性验证 |
| 4.1.3 模型验证 |
| 4.2 滑移长度对各相速度场的影响 |
| 4.3 滑移长度对液滴两相流动的影响 |
| 4.3.1 两相滑移长度对脱落段前后压差的影响 |
| 4.3.2 两相滑移长度对流场的影响 |
| 4.3.3 两相滑移长度对分散相所受切应力的影响 |
| 4.4 滑移长度对液滴尺寸和单分散性的影响 |
| 4.4.1 两相滑移长度对液滴尺寸的影响 |
| 4.4.2 两相滑移长度对液滴脱落状态的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微通道中液滴两相流动强化换热研究 |
| 5.1 计算模型和数值方法 |
| 5.1.1 计算模型 |
| 5.1.2 网格独立性验证 |
| 5.1.3 模型验证 |
| 5.2 微通道中液滴两相流与单相流换热性能比较 |
| 5.2.1 液滴两相流与单相流温度场比较 |
| 5.2.2 液滴两相流对微通道换热的强化 |
| 5.3 影响液滴两相流换热的因素 |
| 5.3.1 进口流速对液滴两相流强化换热的影响 |
| 5.3.2 表面张力对液滴两相流强化换热的影响 |
| 5.3.3 分散相粘度对液滴两相流强化换热的影响 |
| 5.3.4 连续相粘度对液滴两相流强化换热的影响 |
| 5.3.5 连续相滑移长度对液滴两相流强化换热的影响 |
| 5.4 液滴大小和体积分数比对强化换热的影响及换热规律总结 |
| 5.4.1 液滴大小和两相体积分数比对强化换热的影响 |
| 5.4.2 液滴两相流换热准则 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表的学术论文及取得的其它成果 |
（10）孔阵列射流套管微通道强化气液传质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 概述 |
| 1.1.1 微反应器的简介 |
| 1.1.2 高剪切混合器简介 |
| 1.2 气液传质模型 |
| 1.3 气液传质的研究进展 |
| 1.3.1 微反应器气液传质的研究进展 |
| 1.3.2 高剪切混合器气液传质的研究进展 |
| 1.4 气液体系应用概况 |
| 1.4.1 微反应器气液体系应用概况 |
| 1.4.2 高剪切混合器气液体系应用概况 |
| 1.5 课题的提出与主要研究的内容 |
| 第2章 实验装置和方法 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 反应器的结构 |
| 2.1.2 工作介质选择和物性参数的测量 |
| 2.2 气液传质系数的测量方法 |
| 2.3 气体吸收效率的测量方法 |
| 2.4 气液流动的CFD模拟方法 |
| 第3章 孔阵列射流套管微通道气-液传质性能 |
| 3.1 实验与CFD模拟条件的确定 |
| 3.1.1 实验条件 |
| 3.1.2 CFD模拟条件 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 孔径的影响 |
| 3.2.2 单排孔数的影响 |
| 3.2.3 环隙尺寸的影响 |
| 3.2.4 孔排数的影响 |
| 3.2.5 螺旋式缠绕丝的影响 |
| 3.2.6 环隙长度的影响 |
| 3.2.7 液相流量的影响 |
| 3.2.8 表面张力的影响 |
| 3.2.9 传质参数无量纲关联 |
| 3.2.10 不同设备的气液传质特性的比较 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 孔阵列射流套管微通道强化高剪切混合器气体吸收 |
| 4.1 实验条件的确定 |
| 4.2 结果和讨论 |
| 4.2.1 耦合距离的影响 |
| 4.2.2 孔径的影响 |
| 4.2.3 单排孔数的影响 |
| 4.2.4 孔排数的影响 |
| 4.2.5 流量的影响 |
| 4.2.6 表面张力的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 建议与展望 |
| 5.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、Two-Phase Flow Patterns and Heat Transfer in Parallel Microchannels（论文参考文献）
- [1]微针肋簇阵列强化微通道相变冷却技术研究[D]. 郭明宇. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化[D]. 赵润泽. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究[D]. 吴佩霖. 广西大学, 2021(12)
- [4]有机朗肯循环发电系统及蒸发器实验研究和优化[D]. 刘广林. 华北电力大学(北京), 2021
- [5]微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究[D]. 李俊业. 浙江大学, 2020(03)
- [6]不同微结构对分离式热管蒸发段换热特性的影响[D]. 夏珍. 南昌大学, 2020(01)
- [7]不同流场环境下水平管内气水两相流动传热特性数值研究[D]. 常赫. 东北电力大学, 2020(01)
- [8]结构参数对多孔微通道沸腾换热特性影响研究[D]. 徐海洋. 江苏科技大学, 2020(03)
- [9]液滴微流控中两相流动与换热特性的数值模拟研究[D]. 李新龙. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]孔阵列射流套管微通道强化气液传质的研究[D]. 夏峰顺. 天津大学, 2020(02)