扩缩结构对微通道内流体流动及传热特性的影响开题报告

全文总字数：3525字

1. 研究目的与意义

随着能源动力、航空航天、微电子技术、核能技术等先进工程领域的设备不断向微型化、集成化发展，散热问题越来越突出，常规冷却技术已无法满足需求[1]。

微通道换热器具有自重轻、体积小、结构紧凑、传热效率高等优点，正逐渐替代板式、板翅式等传统的常规尺度换热器[2]，其传热与流动性能已成为目前的研究热点。

近年来，随着微加工技术日益精进，改变微通道内部结构成为一种高效强化微通道传热的方法。

2. 国内外研究现状分析

近年来，针对微通道内单相流动与传热特性的研究，学者们主要通过无源技术来达到强化传热的目的[7~8]。

无源技术是指除泵功外，不需要额外动力达到强化传热目的的技术。

其主要包括：粗糙表面，设置各种形状的微肋、空腔、扰流柱及其组合结构，以扩展或缩小微通道截面，增加换热面积，增强流体扰动，打断边界层发展，强化传热[9]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容： 在不同体积流量工况下，对设计的单一扩缩结构微通道进行实验研究，获得微通道压降、努塞尔数、热工水力性能因子的变化趋势曲线图，再针对实验获得的具有最佳整体性能的微通道进行结构改进，运用cfd软件对相应工况下微通道的流动和传热过程进行数值模拟，与实验结果进行对比分析，验证数值模拟的准确性，获得不同工况下，组合扩缩结构微通道局部速度、流线、压力、温度分布图，以探明设计的扩缩结构对微通道流动和传热特性的影响。

研究计划：第1~2周：学习相关理论知识，收集、查阅相关文献。

第3~5周：针对单一扩缩结构微通道进行实验研究，与相关文献对比，验证实验所得数据的有效性，完善实验部分的数据处理。

4. 研究创新点

以光滑矩形微通道为基础，提出新的微通道结构形式，采用实验和数值模拟相结合的方法研究和比较设计的扩缩结构微通道内流体流动及传热特性，科学有效。