大面积超薄蒸汽腔力学特性仿真分析

随着航空航天技术的发展,太空中电子元件的散热问题越发受到重视。蒸汽腔作为一种被动式的气液两相流传热器件,适用于解决航天器散热问题。然而当散热设备尺寸不断增大,常规厘米级尺度的蒸汽腔已经不能满足某些特定场景下的需求。然而蒸汽腔散热面积的增大,会带来更多变形和损坏的问题。本文对长宽尺寸为米级的大面积超薄蒸汽腔展开研究,通过代表体元法局部建模来探究整个腔体结构变化与腔体最大应力的关系。研究表明,蒸汽腔腔体最大应力受支撑柱直径、孔隙率、腔体上下板厚和腔体内外压差4个参数的共同影响,其中最大应力随着孔隙率、支撑柱直径和腔体内外压差的增大而增大,随着板厚的增大而减小。同时,给出了4个参数与最大应力的函数关系式,根据此关系式得到的最大应力与仿真计算结果的误差在15%以内。本文从力学角度分析了影响蒸汽腔结构稳定性的因素,为大面积超薄蒸汽腔设计提供了参考数据。