交错排列微管管束传热与流动性能研究
随着微电子、微型电机、微生物工程以及航空航天等方面科学技术或先进设备的迅速发展，微尺度下的传热与流动课题逐渐进入了人们的视野，并且成为学术界的热点之一，很多国内外学者都对此表现出了浓厚的兴趣，但是目前研究结果还不太统一。 传统管壳式换热器在微型化过程中出现了一些难以解决的问题，比如密集孔焊接困难，壳侧流动阻力大，流动死角等，所以研究微尺度下冷热流体新换热方式和组织结构有着重要的意义。 本文提出了一种冷热流体平行布置逆流的强化传热模式，并对其单对冷热管微元结构换热机理进行实验和数值模拟研究。实验中采用外径1.0mm、内径0.75mm的微细不锈钢管，管间距1.5Do。实验结果表明:冷热两管之间自然对流的努塞尔数Nu会随着瑞利数Ra的增大而先增大再减小，并且存在一个峰值。而且冷热管不同排列方式对换热性能有影响，热管在下的排列方式换热情况最好，而热管在上的排列方式换热情况最差。 流动实验结果表明，在微细管内流体的摩擦阻力系数f随雷诺数Re的变化趋势与常规尺度基本相似，但是比常规尺度下的摩擦阻力系数要大。 本文采用格子Boltzmann方法对封闭恒壁温方腔内，低瑞利数下冷热微细管间的自然对流换热情况进行了数值模拟，对各种情况的温度场、流场以及冷热管的局部努塞尔数，平均努塞尔数进行了分析讨论。该冷热管模型的整体平均Nu与实验结果做了对比，并表示吻合较好。 最后，介于目前实验和理论方面存在的不足，提出了改进建议，并对课题后续的研究工作进行了展望。
交错排列微管;管束传热;流动性能;组织结构;数值模拟
天津大学
硕士
工程热物理
戴传山
2012
中文
TK172;TK124
86
2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）