布置带劈缝球凸结构微通道热沉内流动和换热特性

作     者：郭丁彰 黄心悦 李平 Dingzhang Guo;Xinyue Huang;Ping Li

作者机构：西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2019年第64卷第14期

页      面：1526-1534页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划(2017JQ5096)资助 

主　　题：微通道热沉 带劈缝球凸 周期性流动 流动结构 强化换热 

摘      要：将球凸结构与鲨鱼皮仿生概念相结合,提出了带劈缝的球凸结构,并对布置该结构微通道内的流场结构和换热特性进行了数值分析.研究结果表明,宽劈缝通道有利于降低其尾缘逆压梯度,抑制通道流动分离;劈缝通道外移,劈缝壁面温度明显降低,通道尾缘分离泡尺寸减小;斜劈缝通道将主流沿展向引射到侧面,强化了通道二次流,有效降低了侧面角区温度,通道各壁面的温度均匀性得以提升.相同条件下, B方案(劈缝中心线在球凸直径上相对位置w/D=0.25)通道相对范宁摩擦系数(f/f_0)较小,劈缝宽度较大的工况中上述趋势更为明显,而劈缝宽度为10μm的微通道换热能力优势明显; A方案(w/D=0.33)中,劈缝宽度为15μm的通道f/f_0很低,其综合热性能(TP)较好.本研究中布置带劈缝球凸微通道TP最大为185.3%,表现出了良好的强化换热和节能性能.