微通道换热器流体流动传热研究
多孔微通道流动沸腾换热特性的实验研究
第39卷，总第225期2021年1月，第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.39,Sum.No.225Jan.2021,No.1多孔微通道流动沸腾换热特性的实验研究张东辉，徐海洋，陈一,王雷青，曹薇，吴明发,周志平(江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江212003)摘要：本文通过实验的方法对烧结的多孔微通道和铜基微通道的沸腾换热性能和流动不稳定进行研究%实验工质选用去离子水，采用的铜粉粒径分别为30!m、50!m、90“m，烧结底厚为200“m a400采取控制变量的方式，研究改变入口温度、铜粉粒径大小、入口流量对多孔微通道和铜基微通道换热性能的影响％研究表明：多孔微通道最优的厚度粒径比在2〜5之间，在此区间的多孔微通道可以提高沸腾传热的性能％其中厚度粒径比为2和4的多孔微通道的最大换热系数是铜基微通道的换热系数的5倍％多孔微通道相对于铜基微通道有更好的换热能力，有着较低的壁面温度％关键词：换热；流动沸腾；两相流;铜基微通道；多孔微通道中图分类号:TK011 文献标识码：A文章编号：1002-6339(2021)01-0020-06Experimental Study on Flow Boiling Heat Transfer Characteristicsof Porout MicrocSanneltZHANG Dong-hui, XU Hal-yang,CHEN Yi, WANG Lei-qty,CAO Wei,WU Ming-fa, ZHOU Zhi-ping (SchocO of Eneray and Power Engineering,Jiangsu University of Science andTechnooogy,Zheneoang212003,Chona)Abstract:In this paper,Uie boiling heat transfer peEomiance and tow instability of sintered porous mi-caochanneosand coppea-based mocaochanneosaaesiudoed ihaough etpeaomenis.Theetpeaomeniaowoak-ongmedoum used deoonoaed waiea,ihepaaiocoesoaeoeihecoppeapowdeaused was30!m,50!m,90 !m,and iheihockne s oeihesonieaed bo i om was200!m and400!m.Themeihod oeconiao o ongeaaoa-boeswasused iosiudyihee e ecioechangongiheonoeiiempeaaiuae,coppeapaaiocoesoaeand onoeieoowaaie on iheheaiiaanseeapeaeoamanceoepoaousmocaochanneosand coppea-based mocaochanneos.Siudoeshaee shown ihaiiheopiomaoihockne s-io-doameieaaaioooepoaousmocaochanneososbeiween2〜5,and poa-ousmocaochanneoson ihosonieaeaocan ompaoeeboooongheaiiaanseeapeaeoamance.Thematomum heai iaanseeacoe e ocoenioepoaousmocaochanneoswoih ihockne s-io-paaiocoeaaioosoe2and4os5iomesihai oecoppea-based paaed woih coppea-based mocaochanneos,poaousmocaochanneos haeebe i eaheaiiaanseeacapaboooioesand haeeooweawa o iempeaaiuaes.Key wordt:heat transfer;tow boiling；two一phase tow;porous microchannels收稿日期2019-09-17修订稿日期2020-04-20基金项目:江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX19_1701)作者简介:张东辉(1970-),男，博士后，副教授，微尺度两相流换热°20・0引言1多孔微通道实验系统道沸腾换热是一种潜力的高热流密度器件散热方案，在走电器热量的时候，是流动沸腾的,该方法具有很多优点，比如工质需求量较低，传热较高等，效减小备体和重量。
微通道换热器的探讨
微通道换热器的探讨微通道换热器是一种新型的换热器，其具有结构紧凑、重量轻、节能高效等特点，被广泛应用于各个领域，如电子设备散热、汽车工业、太阳能、航天航空等。
在本文中，我们将探讨微通道换热器的原理、性能优势以及未来的发展前景。
首先，微通道换热器是指在压力容器中使用微细孔隙薄板来传导热量的设备。
与传统的换热器相比，微通道换热器具有更大的表面积和更好的传热性能。
这是因为微通道换热器的通道直径通常在微米量级，增加了流体与壁面的接触面积，从而提高了传热效率。
1.结构紧凑：微通道换热器的通道直径较小，能够在有限的空间内实现更大的传热表面积。
这意味着它可以在相对较小的体积内实现相同的传热效果，从而减小了设备的体积和重量。
2.传热效率高：由于微通道换热器的通道直径小，流体与壁面的接触面积增大，导致传热均匀且快速。
此外，在微通道中，流体的流动速度较高，可以增强流体的对流传热效果。
因此，微通道换热器能够实现更高的传热系数，提高传热效率。
3.节能环保：由于微通道换热器的传热效果好，可以在相同的传热量下降低能源的消耗。
此外，微通道换热器具有结构简单、材料使用量少的特点，减少了能源和环境的耗费。
4.可扩展性强：微通道换热器的结构可以根据具体的需求进行设计和制造。
不同的通道形状和排列方式可以实现不同的传热效果。
并且，微通道换热器可以通过增加通道的数量来实现更大的传热表面积，进一步提高传热效率。
目前，微通道换热器已经在电子设备散热、汽车工业、太阳能、航天航空等领域得到了广泛的应用。
例如，在电子设备散热中，微通道换热器可以有效地降低电子元件的温度，提高其工作稳定性和寿命。
在汽车工业中，微通道换热器可以替代传统的散热器，减小汽车发动机的体积和重量，提高燃油利用率。
在太阳能领域，微通道换热器可以将太阳能转化为热能，提高太阳能利用效率。
在航天航空领域，微通道换热器可以应用于航天器和航空发动机中，提高其工作效率和可靠性。
虽然微通道换热器具有很多优势，但目前仍存在一些挑战和问题1.制造难度高：由于微通道换热器的通道直径较小，制造过程中需要使用微米级的加工技术。
微通道内液体流动和传热研究进展
的微细 化 ， 面积 与体积 比得 到大 大的增 加 ， 表 因此 表 面效 应不 可忽 略 ， 表 面有关 的各 种 力 也 变得 与 越 来越 重要 。 面力 是 由流 体 分子 与 固体表 面 原 表
子 之 间的相互 作用 势产生 的 ， 主要包 括 表面 张力 、 离 子 因电离 产 生 的库 仑 力 、 子极 化 产 生 的范 德 分 华 力 ， 间位 形力 等 。 空
摘要 ：随着尺度的微细化， 微通道内液体的流动和传热出现 了 不同于常规尺度的现象。 液体流动的Ｒ 、 ｅ传热
Ｎｕ 摩 擦 常 数 Ｃ等都 出现 了新 的 变 化 规 律 。 多在 常规 尺 度 下 不 重 要 的 因 素 如 黏 性 耗 散 、 向热 传 导 和 表 面 和 许 轴 浸润 性 等 都 开 始 变 的 突 出。 究流 体 在 微 通道 的 流 动 和传 热 规 律 ， 研 具有 重要 的现 实 意 义 。 微 通 道 内液体 的 流 对
Ｄｅ 、 ０ ７ ｃ ２ ０
文 章 编 号 ： ６ １８ ９ （ ０ ７ ０ — ２ ３ ０ １ ７－ ０ ７２ ０ ）４０ ８— ６
微 通 道 内液体 流 动和 传 热研 究 进展
刘 敏 珊 ， 王 国 营 ， 董 其 伍
（郑 州 大 学 河 南省 过 程 传 热 和 节 能 重点 实 验 室 ，河 南 郑 州 ４００ ５ ０２）
维普资讯
第 ６卷 第 ４期 ２０ 年 ｌ ０ ７ ２月
热 科 学 与 技 术
Ｊ ｕ ｎａ ｆ Ｔｈ ｒ ａ ｃ ｅ ｃ ｎ ｃ ｏｌ ｇ ｏ ｒ ｌｏ ｅ ｍ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ． Ｉ ６ ＮＯ ４
但 是 主要 的影 响 因素 已经发 生 了变化 。 由于尺 度
微通道换热器的特性分析及应用
微通道换热器的特性分析及应用微通道换热器是一种用于传热和热力转换的新型换热技术。
相比传统换热器，微通道换热器具有体积小、传热效率高、响应速度快、能耗低等优点，被广泛应用于汽车、电子设备、航空航天等领域。
本文将对微通道换热器的特性及应用进行分析。
首先，微通道换热器的特性主要包括以下几个方面：1.尺寸小：微通道换热器采用微细通道设计，通道尺寸通常在10微米至1毫米之间。
相比传统换热器，微通道换热器的体积更小，可以实现高功率密度的换热，适用于对空间有限的系统。
2.传热效率高：微通道换热器的微细通道结构可以增加表面积，提高换热效率。
此外，微通道换热器采用微尺度流体，流体在通道内流动时，流体与通道墙面之间的质量传递和能量传递更为充分，传热效率更高。
3.响应速度快：微通道换热器由于尺寸小、结构简单，使得其对温度变化的响应速度更快。
这对于一些需要快速热传导或需要快速控制温度的应用场合非常重要。
4.能耗低：由于微通道换热器的传热效率高，可以实现在相同传热量的情况下，节约能源消耗。
这对于一些对能源效率要求高的应用来说，具有重要意义。
其次，微通道换热器的应用领域非常广泛，具体包括以下几个方面：1.汽车领域：由于微通道换热器具有尺寸小和传热效率高的特点，因此被广泛应用于汽车的冷却系统中。
微通道换热器可以有效减小汽车发动机冷却系统的体积和重量，并提高冷却效果。
2.电子设备领域：随着电子设备的不断发展，其集成度和功率密度越来越高，导致热管理成为一个重要问题。
微通道换热器作为一种非常有效的热管理技术，可以用于电子设备的散热和温度控制。
3.航空航天领域：在航空航天领域，微通道换热器可以用于飞机发动机的冷却、热交换器的制造等方面。
微通道换热器可以在有限的空间内实现高效传热，并提高飞机的整体效能。
4.化工工艺领域：微通道换热器不仅可以在传统化工工艺中用于传热，还可以用于多相反应、气体/液体分离等工艺过程中。
微通道换热器可以提高化工反应的效率和产能。
微通道换热器流动和传热特性的研究
微通道换热器流动和传热特性的研究微通道换热器流动和传热特性的研究杨海明朱魁章张继宇杨萍(中国电子科技集团公司第十六研究所,合肥230043)摘要：通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。
关键词：微通道换热器;流动特性;传热特性;实验模型1引言通道式换热器是利用传热学原理将热量从热流体传给冷流体的,冷热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量以对流和传导的方式传给冷流体。
由于它结构紧凑、体积小、换热效果好,已广泛应用于红外探测、电子设备、生物医疗等工程领域的冷却中。
然而随着现代科技水平的不断发展,被冷却的器件、设备其功能越来越强大,体积和重量越来越小,结构趋于复杂化,散热要求越来越苛刻,迫使采用通道式换热器的制冷器件向小型化、甚至微型化的方向发展,尤其是半导体激光器、T/R收发组件、微电子集成器件等电子仪器、设备对这方面的要求更高,于是微通道换热器(特别是微型节流制冷器MMR)的研制开发已迫切地提到了议事日程上来。
所谓微通道换热器即是采用拉丝或光刻等技术在金属、玻璃等基材上刻出几十至几百微米的细微槽道来构成换热器的壁面,再采用焊接或胶粘等方式形成封闭腔体来进行冷热流体的热交换,达到制冷的目的。
国外对微通道换热特性的研究较多,但主要是进行直线微通道换热器特性的研究,早期关于其流动问题的研究是在微型Joule-Thomson制冷技术中完成的,由美国斯坦福大学利特尔(W.A. Little)教授发明,采用现代半导体光刻加工技术, 在微晶玻璃薄片上刻出几微米到几十微米的细微直线槽道,并采用胶粘技术构成气流的微型换热器、节流元件和蒸发器,从而获得了一种结构新颖的微型平面节流制冷技术以及一定的成果和专利。
目前已经开发成微型制冷器,用于低温电子器件的冷却,产品照片如图3所示。
矩形微通道中流体流动阻力和换热特性实验研究_蒋洁
第5卷第3期2006年9月热科学与技术Journal of Thermal Science and TechnologyVol.5No.3Sep.2006文章编号:1671-8097(2006)03-0189-06收稿日期:2006-01-12; 修回日期:2006-07-17.基金项目:国家重点基础研究发展计划(2006CB 300404);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(6803001005);东南大学科学基金资助项目(9203007013,9203001337).作者简介:蒋 洁(1981-),女,江苏常州人,博士生,主要从事微流动与传热研究.矩形微通道中流体流动阻力和换热特性实验研究蒋 洁, 郝英立, 施明恒(东南大学动力工程系,江苏南京 210096)摘要:以去离子水为流体工质,对其在矩形微尺度通道中的流动阻力和传热特性进行了实验研究。
通过测量流量、进出口压力和温度等参数,获得了流体流过微通道时的摩擦阻力系数、对流换热过程中的热流通量和N u 等。
微尺度通道中流体流动的摩擦阻力系数较常规尺度通道中的摩擦阻力系数小,仅是常规尺度通道中摩擦阻力系数的20%～30%;且流动状态由层流向湍流转捩的临界R e 也远小于常规尺度通道的。
微尺度通道中对流换热的N u 与常规尺度通道的显著不同。
流量较小时,N u 较常规尺度通道中充分发展段的小;随着水流量的增加,微通道的N u 迅速增加,并很快超过常规尺度通道的N u ,表现出微尺度效应。
热流通量对微尺度通道中对流换热N u 存在影响,其影响规律在不同流速条件下呈不同趋势,流速较小时,N u 基本保持不变;而在流速较大时,N u 随热流通量增加而呈增加趋势。
关键词:微通道;流动特性;摩擦阻力系数;对流换热中图分类号:T K124文献标识码:A0 前 言为适应微电子机械系统以及微流动系统的快速发展需要,流体在微通道中的流动和传热特性成为当今世界范围的研究热点。
新型微通道换热器热性能研究
新型微通道换热器热性能研究新型微通道换热器热性能研究摘要：本研究主要目的在于探讨新型微通道换热器的热性能。
首先介绍了微通道换热器的基本原理和应用领域，然后详细分析了微通道换热器的传热机理，并提出了改进设计方案以提高其热性能。
通过实验测试，对比了新型微通道换热器和传统换热器的热性能，并对结果进行了分析和讨论。
研究结果表明，新型微通道换热器能够有效地提高传热效率和换热能力，具有较高的应用潜力。
1. 引言微通道换热器作为一种新型换热设备，具有体积小、传热效率高等优点，在航天、汽车、船舶、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
其独特的结构设计和传热机理使得微通道换热器在提高能源利用率和降低环境污染方面具有重要意义。
因此，研究微通道换热器的热性能对于推动相关技术的发展具有重要意义。
2. 微通道换热器的传热机理微通道换热器的传热机理主要包括对流传热和相变传热两种形式。
首先是对流传热，微通道内流体由于与通道壁面的摩擦产生热量，从而实现热的传递。
其次是相变传热，即液体在通道内蒸发或凝结产生的相变热量。
这种传热机理使得微通道换热器能够实现高效的传热，但也存在一定的挑战，如流动阻力增大、传热面积减小等问题。
3. 新型微通道换热器的设计与改进为了提高微通道换热器的热性能，本研究提出了一种新的设计方案。
首先是通过调整微通道的形状和尺寸来优化流体流动路径，减小流动阻力，并提高传热效果。
其次是利用纳米技术在微通道壁面上制备高效的传热膜，增加换热面积，提高传热效率。
最后，结合相变传热机理，研究新型微通道换热器在相变过程中的传热机制，以实现更高的热传导率和换热能力。
4. 实验测试与结果分析本研究通过设计并搭建了实验平台，对比测试了新型微通道换热器和传统换热器的热性能。
实验参数包括流速、进出口温度差等。
实验结果显示，新型微通道换热器在相同实验条件下能够获得较高的传热效率和换热能力。
通过分析和对比，研究发现新型微通道换热器的热性能与微通道形状、尺寸、壁面材料等因素密切相关。
微通道换热器研究进展与应用前景
微通道换热器研究进展与应用前景引言微通道换热器(Microchannel heat exchanger)和微通道热阱(Microchannel heat sinks)是20世纪90年代发展起来的高效换热设备，可广泛应用于化工、能源与环境等领域。
由于特征尺度在微米到亚毫米尺度范围内，微通道换热器具有许多与常规尺度设备不同的特征，如体积小、重量轻、效率高、强度大等[1]。
换热介质通过的水力学直径从管片式的φ10~50mm，板式的φ3~10mm，不断发展到小通道的φ0.6~2mm，微通道的φ10~600μm，这既是现代微电子机械快速发展对传热的现实需求，也是微通道具有的优良传热特性使然[2]。
微通道技术同时触发了传统工业制冷、汽车空调、家用空调等领域提高效率、降低排放的技术革新。
1 微通道换热器的发展历程微通道换热器的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。
1981年，Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念；1985年，Swife、Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。
随着微制造技术的发展，人们已经能够制造水力学直径φ10~1000μm 通道所构成的微尺寸换热器。
1986年，Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器，体积换热系数达到7MW/(m3?K)；1994年，Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/( m3?K)；2001年，Jiang等提出了微热管冷却系统的概念，该微冷却系统实际上是一个微散热系统，由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。
如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器，可实现主动冷却，支持高密度热量电子器件的高速运行。
在汽车空调方面，由于传统的氟利昂系列制冷剂对臭氧层具有较强的破坏作用，已被《蒙特利尔议定书》禁止。
R134a作为一种过渡型替代品，由于其温室效应指数很高(约为CO2的1300倍)，也被《京都议定书》所否定。
微通道平板集热器的传热与流动分析
微通道平板集热器的传热与流动分析微通道平板集热器是一种高效的热交换装置，广泛应用于空气冷却系统、电子设备散热系统、太阳能集热系统等领域。
它利用微通道的优势，能够实现较大的传热面积和较高的传热效率。
本文将重点讨论微通道平板集热器的传热与流动分析。
首先，我们需要了解微通道平板集热器的结构和工作原理。
微通道平板集热器由一系列细小的通道组成，这些通道的尺寸通常在微米级别。
通过微通道平板集热器内部的流体完全接触和均匀分布，使热量能够快速传递，从而实现高效的传热。
在微通道平板集热器的传热分析中，最重要的参数之一是传热系数。
传热系数是衡量传热效率的指标，与流体的热导率、流动速度、通道尺寸等因素密切相关。
较高的传热系数意味着更高的传热效率。
因此，我们需要分析并优化这些影响传热系数的因素。
首先，通道尺寸对传热系数的影响非常显著。
较小的通道尺寸可以增加单位面积上的通道数量，从而增加传热面积，提高传热效率。
然而，过小的通道尺寸也会导致流体的流动阻力增加，影响传热效果。
因此，在微通道平板集热器的设计中，需要综合考虑通道尺寸与传热效率之间的平衡。
其次，流体的流动速度对传热系数同样有重要影响。
较高的流动速度可以增加流体与微通道间的换热面积，加快传热速度，提高传热系数。
然而，流体流动速度过高也会增加能量损失，并且可能导致流动不稳定。
因此，在微通道平板集热器的设计中，需要优化和控制流体流动速度，以达到最佳传热效果。
除了通道尺寸和流动速度外，流体的热导率也是影响传热系数的重要因素之一。
热导率较高的流体能够更快速地吸收和传递热量，提高传热效果。
因此，在微通道平板集热器的应用中，选择热导率较高的流体能够显著提升传热效率。
此外，微通道平板集热器的传热与流动分析还要考虑流体与平板之间的热阻。
热阻表示流体在单位面积上流动时，对传热的阻碍程度。
热阻越小，传热效率越高。
降低热阻的方法包括增加流体的流动速度、优化通道尺寸和形状，以及选择高导热性能的材料。
微通道散热器流道优化与传热性能研究
摘要摘要随着微电子元器件趋于向集成化、大功率方向发展，高发热量必将严重降低其使用性能和可靠性，导致元器件内部结构破坏、形变、功能失效等。
面对这一现状，散热设计已成为针对电子器件结构设计的关键环节。
因此，对于通过液冷冷却方式带走热量的微通道散热器设计在该领域凸显而出，其体积小、成本低、效率高等特点不仅能满足散热需要，而且运行稳定可靠。
本文研究了矩形微通道散热器的结构尺寸优化与流动传热性能，具体工作包括：（1）针对矩形微通道散热器单一因素对结构参数的影响研究，得到了各因素对散热器表面结温影响的主次顺序：微槽个数>基底厚度>槽栅宽度>微槽高度>微槽宽度；以各项单一因素的影响为依据，运用正交试验法得到离散型优化结果：微槽高度为1mm，微槽宽度为0.5mm，槽栅宽度为0.8mm，微槽个数为21，基底厚度为0.5mm。
（2）根据单层微通道结构及数学模型，建立微通道热阻网络模型，并以整体热阻和压降作为目标函数进行多目标优化设计，得到热阻加权系数ω1介于0.2~0.4时能同时兼顾各项指标，相应的优化结构尺寸为N=25~32，b=0.62~0.85mm，c=0.22mm，a=1.3mm，t=0.2mm；从实际材料成本的角度出发，以热阻和重量作为目标函数得到热阻加权系数ω1介于0.4~0.6时各项指标最优，相应的优化尺寸为N=20~29，b=1.12~0.75mm，c=0.2mm，a=1.3mm，t=0.2mm，提供了一种最优材料成本的选择方案。
（3）对优化所得的离散组和连续组流道模型进行仿真模拟并与初始组模型进行分析对比，从各组模型的换热特性、流动性能以及综合性能进行详细的分析对比，无论是在温度分布的高与低或分布均匀性，还是流体流动稳定性，或是单位热阻和所需驱动泵功率上，离散组和连续组流道模型的散热效果均优于初始组流道模型；针对不同环境分别研究了改变底部加热热流密度和流体进口温度的影响；引入JF因子作为对综合换热性能的评判标准，并根据仿真数据拟合出了计算平均努塞尔数Nu的经验公式。
矩形微通道中流体流动阻力和换热特性实验研究
文 章 编 号 ：１ ７－０ ７ ２ ０ ） ３０ ８ —６ ６ １８ 动 阻力和 换热 特 性 实验研 究
蒋 洁 ， 郝 英 立 ， 施 明 恒
（东 南 大 学 动 力 工 程 系 ，江 苏 南 京 ２ ０ ９ １０ ６）
度 通 道 中对 流 换 热 Ｎｕ存 在 影 响 ， 影 响 规律 在 不 同流 速 条 件 下 呈 不 同 趋 势 ， 速 较 小 时， 其 流 Ｎｕ基 本保 持 不 变； 而 在 流速 较 大 时， Ｎｕ随 热 流 通 量 增加 而 呈增 加 趋 势 。
关键 词 ：微通 道 ； 流动特 性 ； 摩擦 阻力 系数 ； 流换 热 对
１ 实 验装 置 与 方 法
１ １ 实验 系统 ．
图 １所示 是 本文 实验 装置 的管路 系统 。 作 工 介质 是去离子 水 。 从储 液罐 中流 出的水 经滤 网 、 水
泵 、 门和 流量计 后进 入实验 段 。 过设置 于主管 阀 通
收 稿 日期 ：２ ０— １１ ； 修 回 日期 ：２０ —７１ ． ０ ６０—２ ０ ６０ —７ 基 金 项 目 ：国家 重 点 基 础 研究 发 展计 划 （０ ６ ３０ ０ ） 教 育 部 留学 回 国人 员 科 研 启 动 基 金 资 助 项 目（ ８ ３０ ０ ５ ； 南 大 学 科 ２ ０ＣＢ ０ ４ ４ ； ６ ０ ０１ ０ ） 东 学 基 金 资 助 项 目（ ２ ３ ０ ０ ３ ２ ３ ０ ３ ７ ． ９ ０ ０ ７ １ ，９ ０ ０ １ ３ ） 作 者 简 介 ：蒋 洁 （９ １） １８ 一 ，女 ， 苏 常 州 人 ，博 士生 ，主 要 从 事 微 流动 与 传热 研究 ． 江
Ｒ ｈ ｎ和 ＧｕＬ ａ ｍａ ｉ 在长 ４ ８ｃ 宽 ４ ６ｃ 的硅 板 ３ ． ｍ、 ． ｍ 上分 别 开 了宽 为 １ｍｍ， 分别 为 ２ １ 深 ２ ｍ、 ５ ｍ ２４ 和 ２ ８ ｍ 三种槽 道 ， ７ 测得 的 Ｎｕ也 比传 统 的层 流 Ｎｕ大 ， 们 将 这 种 效 果 归 为 表 面 粗 糙 度 的 影 他
微通道流体物性对流动与传热影响的数值模拟和实验研究
基本重合，与物性参数为常数时的曲线趋势有明显 的不同。流体各物性随温度变化和仅黏度随温度变 化时摩擦系数 f 随流动起始段无量纲数 L* 的增加 逐渐下降，这是因为流体黏度随温度的升高而降 低，导致黏性阻力下降的缘故。说明黏度的变化对 流场的有很大的影响，黏度随温度升高而下降，使 得压降减小，导致摩擦系数 f 减小。因此黏度随温 度变化对微通道传热流动不能忽略，流体其它物性 变化对流动没有明显的影响，如果忽略黏性的作用 将导致结果的不准确，特别对于有较大温差存在的 低雷诺数的情况。
（19）
导热系数： k= 2.2969+0.02081T 4.7986×10-5T2+
3 .65 19×10 -8T 3
（20）
3.5 数值方法
为使微分方程流动方程和传热方程适合计算机 运算，需要利用数值方法对其进行离散化处理，偏 微分方程式变为有限差分法的离散方法有泰勒级 数展开法、多项式逼近法、积分法、控制体积法等。 本文采用 Fire 软件来进行模拟计算。软件采用有限 体积法作为核心运算法则，在传统流动和能量控制 方程守恒理论的基础下，对每一个网格或控制中心 处的守恒方程式进行离散运算，将微分方程式离散 为矩阵的代数方程式。所得的系数矩阵在经低松弛 处理后，再利用 SIMPLEC 进行迭代求解。
本研究针对单相流体通过矩形微通道内的传 热和流动特性进行实验研究和三维数值模拟。讨论 流体物性（黏度、传热系数、密度）随温度变化、 仅黏度随温度变化和常物性三种情况对流动传 热 特性的影响。微矩形通道宽微 50 m，高为 200 m， 工质采用去离子水。采用有限体积法来解 N-S 方程 和能量方程求得微通道散热器内的液体流动和 传 热的有关参数。并与理论预测值、参考文献值比较。 进一步对发展段和充分发展段的温度分布和传 热 系数进行详细的讨论
V型微通道热沉的流体流动与传热问题研究
V型微通道热沉的流体流动与传热问题研究二极管泵浦固态激光器(简称DPSSL)是90年代发展起来的一种新型激光器，具有效率高、光束质量好、结构紧凑和寿命长等优点。
随着激光二极管(DL)列阵输出功率的提高，热效应成为制约高功率DL发展的关键技术之一。
而固态激光器中的热效应会造成两个后果：热应力导致工作介质破坏，从而限制了激光器的输出平均功率；畸变导致激光光束质量下降，使输出激光的亮度降低。
所以激光二极管列阵以及其它高功率密度器件如微波功放、高性能CPU等，都存在热管理问题，因此热管理问题也成为目前研究热点之一。
基于MEMS 技术的Ⅴ型微通道冷却器具有低热阻、低流量，高效率以及体积小等特点，能够对激光二极管列阵以及其它高功率密度器件进行快速、高效地散热，成为一种新型的散热方案。
本文对用于DL列阵组装的Ⅴ型微通道冷却器中的核心部件Ⅴ型微通道热沉进行了研究。
Ⅴ型微通道热沉结构复杂，是一个不规则体，所以对其进行理论分析时，遇到很多困难。
由于矩形微通道的理论分析比较成熟，所以最终采用了将Ⅴ型微通道热沉划分为多个矩形微通道的方法进行理论研究。
虽然引入了大量的假设条件，但仍不失为一种针对此类复杂问题简化的有效分析方法。
研究过程中采用了数值仿真的方法调研了Ⅴ型微通道的几何结构参数和边界条件对微通道散热性能的影响。
仿真结果表明，流速、入口长度、微通道宽度对Ⅴ型微通道热沉的散热性能影响较大。
利用项目组研制的Ⅴ型微通道热沉样品，模拟热源加载，进行了测试热沉散热性能的实验。
对比实验数据与仿真结果，结果吻合，证明了仿真结果的有效性。
最后，对Ⅴ型微通道热沉进行了可制造性设计(DFM)，将工艺约束条件与结构参数设计结合在一起，提高了Ⅴ型微通道热沉的可制造性，降低制造成本。
微通道换热器的设计与优化
微通道换热器的设计与优化微通道换热器是现代热传递领域的一项重要技术。
它以微米级别的通道尺寸和体积为特点，能够实现高效换热、节能降耗、实现精密温度控制等多种优势。
本文将就微通道换热器的设计与优化进行探讨与分析。
一、微通道换热器的设计原理与分类微通道换热器的设计是基于微通道内的流动与传热原理。
微通道的尺寸范围介于1-100μm之间，其作用是将流体的流速提高，精细化流体边界层的膨胀，从而增加热传递系数。
微通道的产生利用微加工技术，通过微纳加工技术在介质表面形成微米级别的通道，以实现更高效的换热。
从形态上分，微通道换热器可以分为双面流动式微通道换热器和单面流动式微通道换热器。
双面流动式微通道换热器具有双面流体通道，换热效果更好，被广泛应用于LED光电、个人计算机与手机等领域中。
而单面流动式微通道换热器，特点是通道层数和散热层数相等，平面结构和加工工艺更为简单，运用于电子设备的散热加工中更为普遍。
二、微通道换热器的优化方法微通道换热器因具有紧凑、强化和高效换热等特点而被普遍认可，并且在很多领域中得到了广泛应用。
为了进一步提高微通道换热器的效率，需要对微通道的设计进行优化。
1、更精细的通道设计微通道的设计是微通道换热器的核心，通道的尺寸和形状也是做出优秀微通道换热器的关键。
研究发现，微通道的热传递系数与流道截面面积、壁面材料导热系数以及稳定的流动状态有关。
通道较折曲的设计对于提高流体在微通道中的湍流度有很大的帮助，对于增加冷却能力、降低表观热阻和进一步提高微通道换热器的效果非常有益。
2、增加润滑液流量针对微通道换热器的工业生产实践发现，通过增加润滑液流量可以有效提高换热效率。
通过增加润滑液的流量，可以增加跨流体间界面的质量传输系数，以及流体对换热器壁面的清洗作用，从而在换热器中形成更快速的热传递和更良好的水平流动状态，提高热量的传递效果。
3、优化管道布局微通道换热器中，管道的路径、弯曲和长度都会影响微通道换热器的效率。
微小流通道气体传热与流动特性的模拟研究
微小流通道气体传热与流动特性的模拟研究近年来，随着微电子技术、纳米技术等发展，微小流道作为一种新型的传热器件，在高功率电子器件、空调、汽车发动机等领域有着广泛的应用。
由于微小流道的特殊结构和尺寸，其传热和流动特性与传统流道存在较大差别，需要进行深入研究。
本文将重点探讨微小流通道气体传热与流动特性的模拟研究。
一、微小流通道气体传热的模拟研究微小流通道中气体传热主要通过对流和辐射传热机制进行，其中对流传热是主要的传热机制。
微小流道中，由于与墙面的接触面积相对较大，导致传热路径变长，传热效率降低。
此外，微小流道中气体流动的高速度还会导致气体局部凝聚和流动发生变化，这些因素都会影响气体的传热性能。
因此，为了研究微小流道中气体的传热特性，目前主要采用数值模拟方法。
这种方法通过对微小流道内气体的实际运动状态进行数值模拟，评估气体的传热和流动性能。
在模拟过程中，需要考虑微小流道尺寸、气体性质、墙面热辐射等各种因素，需要建立完整的数学模型。
一方面，模型的建立需要考虑流道的几何形状和尺寸，需要对微小流道进行网格划分；另一方面，气体的特性也需要纳入考虑，如气体的密度、流动状态和温度分布等。
基于这样的模拟方法，已经对气体在微小流道中的传热特性进行了广泛的研究。
其中包括传热系数、温度分布、流体速度分布和流体压力分布等。
这些研究结果为微小流道的设计和优化提供了科学的依据。
二、微小流通道气体流动特性的模拟研究除了传热特性外，微小流通道中的气体流动特性也是研究的重点。
微小流道内的气体流动主要受到密度、速度、流量、壁面摩擦、气体介质的性质等多种因素影响。
相对于传热特性，微小流道中气体流动特性的模拟研究更加复杂，需要考虑更多的细节，如壁面边界条件、气体湍流特性等。
在数值模拟中，需要采用较为复杂的流体力学模型，如紊流模型、壁面函数模型、湍流模型等。
通过数值模拟，可以得到微小流道内的气体的速度、压力、密度分布以及湍流耗散等信息。
这些信息可用于仿真微小流道的设计和优化，如改变微小流道的结构尺寸、改变气体性质等。
微通道内纳米流体传热流动特性
微通道内纳米流体传热流动特性目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、微通道内纳米流体传热理论基础 (6)1. 纳米流体概述 (8)1.1 定义与特性 (8)1.2 纳米流体的制备与性质 (9)2. 微通道传热理论基础 (11)2.1 微通道概念及优势 (12)2.2 传热基本理论 (13)三、微通道内纳米流体流动特性研究 (15)1. 纳米流体流动性质 (16)1.1 粘度特性 (16)1.2 流动性及流动阻力 (17)2. 微通道内纳米流体流动行为分析 (18)2.1 流动模式 (19)2.2 流动特性影响因素研究 (20)四、微通道内纳米流体传热特性研究 (22)1. 纳米流体传热性质 (23)1.1 导热系数 (24)1.2 热扩散系数 (24)2. 微通道内纳米流体传热行为分析 (25)2.1 传热模型建立 (26)2.2 传热性能影响因素研究 (27)五、微通道内纳米流体传热流动特性实验研究 (28)1. 实验系统搭建 (30)1.1 实验装置介绍 (31)1.2 实验操作流程 (32)2. 实验结果分析 (33)2.1 实验数据记录与处理 (34)2.2 实验结果讨论 (35)六、微通道内纳米流体传热流动特性数值模拟研究 (35)一、内容描述本篇论文深入探讨了微通道内纳米流体的传热流动特性，旨在揭示纳米尺度下流体与壁面之间的相互作用机制及其对传热效率的影响。
通过采用先进的实验技术和数值模拟方法，本研究对不同纳米颗粒尺寸、形状以及添加剂的纳米流体在微通道中的对流换热和热传导过程进行了系统的研究。
论文首先介绍了纳米流体的基本概念和特性，以及微通道在热传递领域的应用背景。
通过实验观察和数值模拟，详细分析了纳米颗粒尺寸和形状对流体对流换热系数的影响，揭示了纳米颗粒表面效应和颗粒间的相互作用对传热过程的作用机理。
论文还探讨了添加剂对纳米流体传热性能的改善作用，特别是表面活性剂和金属纳米颗粒对对流换热和热传导的显著增强效果。
微通道换热器流动和传热特性的研究
低 温技 术
Ｃｒ ｏ ｅ ｉ ｓ ｙ ｇ ｎｃ
Ｃ ｙ ． Ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｒｏ ＆ ｕ ｅｃ ｎ ． Ｖ０． ６ Ｎ ． ０ １３ ｏ １
微 通 道 换 热 器 流 动 和 传 热特 性 的研 究
杨 海明， 朱魁 章，张继宇 ， 萍 杨
（ 国电子科技集团公司第 十六研究所 ， 中 合肥 ２ ０４ ） ３ ０ ３
Ｙａ ｇ Ｈａ ｍｉ ｇ ｈ ｉｈ ｎ ｎ ｉ ｎ ，Ｚ ｕ Ｋｕ ｚ ａ ｇ，Ｚ ａ ｇ Ｊｙ ｈ ｎ ｉｕ，Ｙａ ｇ Ｐ ｎ ｎ ｉｇ
（ ｈ ６ｈＲ ｓａ ｈＩｓｔｔ ｏ Ｅ Ｃ， ｆｉ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｔ ｅ１ ｔ ｅｅｒ ｎｔｕｅ ｆ Ｔ Ｈｅ ０４ ， ｈｎ ） ｃ ｉ Ｃ ｅ２
ｏ ｎ ｕｔｎ ｍｅ ａ ｅ ｒＲｅ ｓ ｉ ｕ ｒｌＲ ，Ｐ ａ ｄｌｎ ｅ ａ ｄ Ｎ ｓｅ ｔｎ ｍｅ ａ ｒ ｂ ａｎ ｄ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ． ｒｎ ｔ ｍｎ ｒ ｌ Ｐｒａ ｕ ｓ ｌ ｕ ｒ ｌＮｕ ｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｎ ｌｓ ｄ ｎ ｎ
摘要 ： 通过对微通道换热 器流 动和传热特性 的研 究 ， 设计 了实验 方案 并建立 了相应 的实验 装置 ， 结合 流动 、 传
热特性的相关准则 ， 得出了雷诺数 Ｒ 一 ｅ 摩擦 系数 雷诺 数 Ｒ 、 ｅ 普郎特数 Ｐ 一 ｒ 努谢 尔特数 ＾ 间关系 的实验模 型 ， 并
对该模型进行 了分析 。
关键词 ： 微通道换热 器 ； 流动特性 ；传热 特性 ； 实验模 型
Ｓｔ ｙ ｏｎ ｔ ｏ ａ ａ ｕｄ ｈｅ ｆ ｗ ｎｄ ｈｅ ｔ—ｔａｎ ｆ ｒ ｐｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ｃ ｏ ｈａ ｅ ａ ｌ ｒ ｓｅ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｍｉ ｒ ｃ ｎｎ ｌｈｅ ｔ—ｅ ｃ ｎｇ ｒ ｘ ｈａ ｅ
微通道换热器的工作原理
微通道换热器的工作原理微通道换热器是一种新型的换热设备，其工作原理是通过微通道内的流体与换热介质之间的热传递来实现热量的转移。
微通道换热器广泛应用于各种领域，如汽车冷却系统、电子设备散热等。
下面将详细介绍微通道换热器的工作原理。
首先，我们来了解一下微通道换热器的结构。
微通道换热器一般由微通道板、壳体、进出口管道等部件组成。
微通道板是通过多道微通道组合而成的，其内部呈现出大量的细小通道，通道横截面尺寸一般为几毫米至几十微米。
通道的数量和尺寸可以根据具体的应用需求进行设计。
壳体则用于将流体引导到微通道板内，并提供换热介质与流体之间的热传递路径。
当流体进入微通道板内部时，由于通道的尺寸很小，流体受到边界效应的约束，流体的流动状态由层流过渡到紊流。
层流状态下，流体分子以层叠排列的方式运动，热量的传递主要通过分子之间的传导完成。
而当流体进入紊流状态时，流体分子之间的运动变得无规律，热量的传递则由分子之间的碰撞和对流完成。
在微通道板内部，流体与换热介质之间的热传递主要通过三种方式实现：对流传热、传导传热和辐射传热。
首先是对流传热，当流体经过微通道板时，流体与微通道之间形成了一个很小的空隙，这样即使流体与微通道之间热传导的能力很弱，但由于两者表面积接触面积大，导热能力较高，从而实现了高效的对流传热。
其次是传导传热，微通道板的材料通常具有良好的导热性能，通过微通道板材料的传导传热，将热量从流体一侧传递到换热介质一侧。
此外，微通道板内部的各通道之间也会实现一定程度的传导传热，从而提高了热传递效率。
最后是辐射传热，微通道板的表面积常常是一个重要的参数，因为辐射传热与表面积呈正比关系。
微通道板内部存在大量的通道，在有限的空间内，通道表面积相对较大，从而增加了辐射传热的机会，提高了热传递效率。
综上所述，微通道换热器的工作原理是通过微通道内的流体与换热介质之间的热传递来实现热量的转移。
微通道换热器利用微小通道的特性，使得流体与换热介质之间的接触面积增大，从而提高了热传递效率。
微通道论文：微通道内液体流动和换热特性的数值模拟研究
微通道论文：微通道内液体流动和换热特性的数值模拟研究【中文摘要】随着微型化逐渐成为科学研究和工程应用的一个重要趋势,其中涉及的微尺度通道内的流动问题越来越被重视。
各种微元器件在生物、医药、航天、机械以及电子等各个领域广泛应用,微通道内液体的流动摩擦阻力和传热系数等的大小将直接影响微通道性能,进而影响微元器件的工作性能,但是微通道内流动和换热等方面仍缺乏成熟的理论和可靠的实验。
本文的工作旨在将微尺度液体流动通过数值模拟的方法展现出来,分别对微通道内流动和传热特性等进行有效的预测,以指导和优化不同功能微通道的设计,加深和拓宽微尺度流动在工程领域的应用。
基于连续介质方法数值模拟了液体在不同结构微通道内的流动状况,从截面形状、当量直径、壁面粗糙度和微通道长度等方面对通道内液体流动的摩擦系数和泊肃叶数的变化进行了分析,并将模拟结果与相同模型的实验结果和宏观流动中的经验理论相比较。
通过摩擦系数随雷诺数的变化曲线得到微通道内流动的转捩雷诺数或者过渡状态存在的雷诺数范围,微尺度通道的截面直径会改变过渡状态存在的雷诺数范围;粗糙度会影响湍流状态下流动的摩擦系数。
对比不同几何尺寸下的流动泊肃叶数,存在某一临界当量直径以及临界宽高比,当量直径或宽高比大于临界值时其对泊肃叶数没有影响。
...【英文摘要】With the miniaturization has been gradually popular in the investigation and application, the microflowinvolved is also been put on an important position. The flow and heat transfer properties of the liquid flow in microchannels affect the performance of microchannels directly and then the performance of the microdevices. The microdevices are widely used in the biology, medicine, aerospace, mechanical and many other fields, while the reliable theory and experiment are short in the flow and heat transfer of...【关键词】微通道数值模拟几何尺寸边界滑移【英文关键词】microchannel numerical simulation geometry characters boundary slip【目录】微通道内液体流动和换热特性的数值模拟研究摘要4-5Abstract5-6第1章绪论9-17 1.1 引言9-10 1.2 微通道内液体流动的研究历史与现状10-15 1.2.1 微通道几何构型对传热传质的影响10-12 1.2.2 微通道表面性质对传热传质的影响12-14 1.2.3 流动介质的性质对传热传质的影响14-15 1.3 本课题的主要研究内容15-17第2章微尺度流动的基本理论及模拟方法17-27 2.1 引言17 2.2 微尺度液体流动的特性17-19 2.2.1 尺度效应17-18 2.2.2 边界滑移18-19 2.2.3 动电效应19 2.2.4 液体黏性19 2.3 微尺度液体流动的主要模拟方法19-24 2.3.1 连续介质方法20-22 2.3.2 分子动力学方法22-24 2.4 CFD-ACE+软件简介24 2.5 本章小结24-27第3章不同结构微通道内液体流动性能的数值模拟27-43 3.1 引言27 3.2 计算模型27-29 3.3 微通道内的液体流动状态29-33 3.4 雷诺数和微通道性质对流动摩擦系数的影响33-39 3.4.1 雷诺数对流动摩擦系数的影响33-36 3.4.2 微通道性质对流动摩擦系数的影响36-39 3.5 几何结构对流动泊肃叶数的影响39-41 3.6 小结41-43第4章矩形截面微通道内液体传热性能的数值模拟43-55 4.1 引言43 4.2 计算模型与验证43-45 4.2.1 计算模型43-44 4.2.2 模型验证44-45 4.3 微通道几何参数对液体传热性能的影响45-49 4.3.1 影响传热性能的几何参数的确定46 4.3.2 微通道几何参数对努塞尔数的影响46-49 4.4 微通道各参数与传热努塞尔数的关系拟合49-53 4.4.1 Nu 与Re 间的关系方程拟合49-51 4.4.2 Nu-Re 方程系数的拟合51-52 4.4.3 拟合方程验证52-53 4.5 小结53-55第5章考虑边界滑移和液体温黏关系的微尺度流动55-71 5.1 引言55 5.2 边界滑移对液体微流动的影响55-63 5.2.1 计算模型55-58 5.2.2 数值模拟结果分析58-63 5.3 液体温黏关系对液体微流动的影响63-69 5.3.1 计算模型63-66 5.3.2 数值计算结果分析66-69 5.4 小结69-71结论71-73参考文献73-79附录A 边界滑移子程序79-87附录B 温黏关系子程序87-93攻读硕士学位期间所发表的学术成果93-95致谢95。
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微通道换热器流体流动传热研究
刘庆荣，山东豪迈化工技术有限公司
摘要:微小型化是当代科技发展的重要方向之一。
近些年来微小通道紧凑式产品在汽车、宇航、电子和制冷等行业内的应用越来越广，但是对于微小型通道内的流动传热机理等问题仍然还存在着很多争论，这方面的基础研究仍然处于初步阶段。
本文从流体流动角度总结了近年来学者对微通道内的流动和传热的研究成果，适当分析了不同结构的微通道内流动传热机理的差异。
为设计出比较适合的微通道产品，提供了流动特性的定性分析;
引言
微尺度科学中物质和能量的输运均发生在一个受限的微小结构内，而物质的输运和相互作用必然涉及到流动和能量的转换，据热力学第二定律可知，任何不可逆过程中能量的耗散必然有一部分是以热的形式体现的。
因此，不仅在微通道中的流动、传热方面，对于其他所有微系统的设计及应用来说，全面了解系统在特定尺寸内的行为已经成为迫在眉睫的任务。
一般来讲，所谓“微尺度”并没有严格的界定，只是一个相对大小的概念。
随着研究对象的不同，出现微尺度效应的空间尺度范围也不相同。
通常所指的空间微尺度是跨越微米到原子尺度的宽广范围:微米—亚微米—纳米—团簇—原子。
在微尺度中的流动和传热的规律已明显不同于常规尺度条件下的流动和传热，换言之，当研究对象微细到一定程度以后，出现了流动和传热的尺度效应。
目前需要着重讨论研究的是尺度微细化后出现的力学、热学等现象和规律的变化，以及微细到什么程度才出现变化等。
尺度效应中下列情况值得注意:
（1）由于尺度的微细，面体比增大，从而使表面作用增强，表面作用包括粘性力、表面张力和换热等。
（2）对于微尺度的物体，流动和传热的边缘效应和端部效应特别明显，其三维效应不能忽略，所以一般情况下，微细尺度物体不能简化为二维、一维问题来处理。
1.通道结构型式
根据常规换热器的结构以及微通道换热器研究的文献资料，微通道换热器结构形式可以归纳为两种:一是单一通道（类似于蛇形盘管，不需要对流体工质进行分液处理，如图1)，二是并排通道(须考虑对流体工质的分配问题)。
为了能有效地找到一种比较实用的、可靠通道结构，这里借助Fluent软件对不同通道结构形式进行了流动特性的定性分析，以便确认一个流动特性较好的通道结构形式。
Fluent定性分析的前提是对所有结构而言流体的初始条件是一样的;通过分析他们之间的压力降、流动的均匀性以作比较，从而确定较为理想的通道结构形式。
就单一通道的微通道换热器来说，优势在于不存在流体有效分配的问题，而且由于通道较长有利于制冷剂的相变换热的完全进行，不过其存在的不利因素有：
较多的弯头和较长的沿程，这会造成大量的压力损失，对微型通道来说是一个非常不利的两个因素，因此单一通道暂不作为本文研究的重点。
图1蛇形管通道示意图
多通道平行排列的微通换热器是当前研究的主流趋势。
对于这种类型的换热器来说，主要要考虑的是如何进行工质流量的分配。
这里列出了凡种可能的微通道结构形式，并用Fluent作了流动特性的模拟。
结构I结构Ⅱ
结构Ⅲ结构Ⅳ
图2并排通道结构示意图
2.模拟结果分析
结构I结构Ⅱ
结构Ⅲ结构Ⅳ
图3流体工质流动分布云图
结构I结构Ⅱ
结构Ⅲ结构Ⅳ
图4不同通道结构压力分布云图
3.结论
结构I表示进出口在异侧的，这种结构的特点是流动的均匀性很不理想。
而且离进口越近的通道流动效果越差，图中可以看出靠近进口的第一个通道内的流体速度近乎为O，这非常不利于换热器换热性能的充分发挥，会导致换热过程中该通道流体的迅速蒸干，严重的甚至会引起设备的烧毁、造成这种情况的出现原因有两个，一是进口流动方向与通道垂直本身就会造成流动分布的不均匀性，特别是离其最近的通道;二是出口位置的影响，对于该种结构由于进出口在异侧，出口对离其最远的通道影响最小，这导致了进口附近的通道流动较差。
与结构I相比，结构Ⅱ的流动均匀性得到明显的改善，没有出现流体速度近乎等于0的通道。
这主要是出口位置作了变动而引起通道内流体工质流动特性的变化，虽然进口造成第一个通道流动很差，但出口却起到改善的作用。
另外，从压力分布图还可以发现:流体流经结构I所承受的压力降要比流经结构Ⅱ大，这说明结构I的流动阻力比结构Ⅱ要大。
虽然上述结构Ⅱ无论是流动特性还是压降特性都较结构I有明显改善，不过
总体上来看，其流体分布的均匀性还不够好。
因此，为了进一步改进通道的结构以实现流动的均匀特性，这里在上述结构的基础上采用了结构Ⅲ和Ⅳ。
这两种结构的主要特点是进出口流动方向与通道方向是平行的，同样也对其流动特性进行了Fluent的定性分析。
与结构Ⅲ中的流动特性相对比可以明显看出结构Ⅲ总体的流动分布的均匀性和对称性更加好，显然这对流体工质在通道内发生热量交换是非常有利的。
不过该图还反映出通道的两端分配腔内还存在不少蓝色的死区(流体流速近乎为O 的区域)，这是由于进出口效应造成的，而且这些区域通常也是有漩涡的区域，这些地方的流动与传热效果比较差。
为了进一步改善和提高结构Ⅲ中流体流动的特性，在结构Ⅲ的基础上增加了多个进口与出口以加强流体的分配(如图结构Ⅳ），其Fluent流动定性分析特性如图所示。
对比后发现，后者的蓝色低速区域明显减少;通道内流体的流动得到了进一步强化，而且均匀性也有很大的改善、由于流动特性得到了进一步提高，从而也促进了流体换热能力加强，使得整个换热器的性能得到很大提升。
此外，还可以有效地减少了蒸干现象的发生。
然而，在流动与换热性能得到进一步提升的同时，由于进出口效应的影响而造成了流体流动压力损失的增加，这导致了流体出口速度的降低，动能的损失转化为压力降的增加。
从图中可以更加直接地看出，结构Ⅳ的压力损失要比结构Ⅲ多出3000Pa左右。
但是从整体的角度来考虑，利大于弊，结构优化还是比较合理的。
微通道内传热与流动特性跟常规理论存在着一定的差异,分析主要原因可能是由通道尺寸的减小,引起了流体的Kn数与常规尺度通道的不同,从而使得通道表面的粗糙度、（L/Dh）、流体的物性等因素对流体流动和传热的影响更加显著。