不同温度下纳米流体对微槽群热沉毛细性能的强化差异研究

基于一维的自适应理论,采用经典的毛细上升法,在室温、40℃、60℃情况下比较分析温度对Fe_(3)O_(4)水基纳米流体强化微槽群热沉毛细性能的影响。结果表明:3个温度下,纳米流体所产生的强化效果随颗粒体积分数的变化规律是一致的,并存在统一的最佳体积分数。纳米流体对热沉毛细性能的平均强化比例随温度的提高呈现先减小后增大的趋势。低体积分数下,提高温度有利于纳米流体增强毛细压,其强化比例在60℃情况下可超过20%,但渗透率的增大比例会持续下降;高体积分数下,温度提升会同时抑制其增强毛细压与渗透率。根据分析,这应与温度升高致使切向流动与颗粒聚集程度改变有关。

电场作用下矩形微槽群润湿特性数值分析

以预测电场作用下竖直矩形微槽群热沉内液体润湿特性为目的,基于自适应理论,建立一维轴向模型,研究了电场强度、热通量以及微槽尺寸对润湿特性的影响。结果表明:电场作用下润湿长度随热通量增加逐渐降低。当热通量较低时,电场强度对润湿长度的强化较大,但随着热通量的增大强化程度减弱。电场强度对矩形微槽群热沉适应长度的强化较小,而对于边角流动区域长度的强化较为显著。电场作用下润湿长度随槽深和槽宽的增加分别呈增加和下降的趋势。与较小槽深槽宽相比,当槽尺寸较大时,电场强度对微槽内液体润湿强化更为显著。

电场对竖直矩形微槽群润湿及表面温度的影响

微槽群在热流密度较大时会达到其毛细极限,可通过主动换热方式之一--电水动力学效应对其进行强化。本文为了研究电场对微槽群表面润湿特性和温度分布的影响,采用平板电极提供电场,蒸馏水作为工质,使用高速相机拍摄微槽内液体润湿长度,测量误差为2.97%~7.46%;使用红外热像仪拍摄电场作用下微槽群表面温度分布,测量误差为2.1%~2.39%。热流密度测量误差范围是9.66%~11.11%。结果表明:电场通过驱动微槽内流体向加热区域流动而提升其润湿性能,且较低热流密度下提升更好。因润湿性能的提升,微槽表面温度得以下降。随着电场增强,微槽横向温度分布的"波峰"、"波谷"差别加大,微槽纵向温度明显降低。当热流密度加大时,温降更为显著,1.4W/cm^2热流密度、6kV电压下温降可达到30℃以上。温降的增加反映了电场对微槽的强化润湿进一步提升了微槽换热性能,且电场对较高热流情形下的微槽换热有着更为显著的强化效果。

振动条件下矩形毛细微槽中液膜变形规律的实验研究

本文对竖直振动条件下矩形毛细微槽中三相接触线的变形情况进行了研究。槽宽为O．2～0．4mm，槽深为0．6mm。振动频率为6Hz、10Hz、30Hz，振幅为2．92～3．97mm。微槽群热沉竖直固定在振动平台上，利用高速摄像仪对不同振动条件下微槽内液膜的振荡现象进行观测。研究结果表明，当微槽竖直向上运动时，槽内渐缩接触线被明显拉长且蒸发薄液膜区域扩大；当微槽竖直向下运动时，渐缩接触线缩短，蒸发薄液膜区域缩小；振幅或振动频率增大时，渐缩接触线的变形更明显。