微尺度受熱表面自然對流傳熱數(shù)值模擬.pdf

1、隨著微電子機械設備的發(fā)展和進步,微尺度下自然對流傳熱研究的重要性也隨之顯現(xiàn)出來。同時,納米流體作為一種新型傳熱工質(zhì),其特殊的流動與傳熱特性使其在能源、化工、電子等眾多領域具有誘人的應用前景。納米流體在微尺度下的自然對流研究也成為當前傳熱學等學科研究的熱點。
　　 本研究使用商用CFD商用軟件FLUENT分別模擬了20、40、60、80、100微米直徑的加熱絲在大空間的自然對流情況,得出其速度、溫度的分布與邊界條件的設置有關,此外

2、還跟加熱絲直徑有關,即表現(xiàn)出一定的尺度效應。隨后整理的Nu值趨于一致,說明隨著尺度的減小,流體在加熱絲近壁區(qū)出現(xiàn)純導熱現(xiàn)象。使用20微米加熱絲模擬了其在受限空間內(nèi)自然對流傳熱情況,發(fā)現(xiàn)負方向(即受限空間部分)速度變化急劇,y正方向(相當于無限大空間)速度變化緩慢與大空間自然對流情況相同,同時也可以從Nu值看出,受限空間內(nèi)換熱也有所加強。本文還分別采用單相流和兩相流模型進行了納米流體的數(shù)值模擬,并將結(jié)果和常規(guī)介質(zhì)進行比較。分析表明,對于F

3、LUENT中的單相流模型設置僅僅是改變了介質(zhì)的物性,故其相對于常規(guī)介質(zhì)而言速度、溫度的提高并不是很明顯;但當采用兩相流設置方法時,速度、溫度相對于常規(guī)介質(zhì)和采用單相流的設置方法都有很大的提高,原因是因為兩相流設置將固體顆粒和液體分開設置,顆粒與液體分子間相互作用予以考慮,出現(xiàn)與常規(guī)介質(zhì)流動和換熱不同的模擬結(jié)果。
　　 本研究討論了常規(guī)介質(zhì)和納米流體在微尺度下自然對流傳熱,預計對器件等的微型化以及納米流體的實際應用具有一定的理論指