【摘 要】
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微通道换热技术是解决工程中诸多发热问题的有效途径,如今各种电子设备都在向集成化、小型化的方向发展,尤其是机载电子设备更是往微型化的方向发展,由此带来的高热流密度发热问题亟待解决。为了提升微通道热沉的换热能力,本文通过数值模拟的手段对微通道热沉进行研究;首先根据仿生学原理,设计毛细血管形、DNA双螺旋型、蜗牛螺旋型和雪花形拓扑结构;并探究了在飞行器的大加速度机动对微通道热沉换热能力的影响;接着对换热
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微通道换热技术是解决工程中诸多发热问题的有效途径,如今各种电子设备都在向集成化、小型化的方向发展,尤其是机载电子设备更是往微型化的方向发展,由此带来的高热流密度发热问题亟待解决。为了提升微通道热沉的换热能力,本文通过数值模拟的手段对微通道热沉进行研究;首先根据仿生学原理,设计毛细血管形、DNA双螺旋型、蜗牛螺旋型和雪花形拓扑结构;并探究了在飞行器的大加速度机动对微通道热沉换热能力的影响;接着对换热性能最佳的毛细血管形微通道热沉进行参数化研究;最后通过Kriging代理模型和MOGA遗传算法,对该型微通道热沉的翅片进行了优化研究。1.研究了多种高效的微通道热沉结构:设计了几种仿生学微通道热沉拓扑结构,并与前人的研究进行了对比,得出毛细血管形结构具有最为优异的换热性能;并证明了飞行器在大加速度机动的情况下,微通道热沉仍能保持高效的换热性能。2.针对毛细血管形微通道热沉的翅片结构进行了参数化研究:通过两种不同的翅片角度参数化策略进行研究,发现随着翅片角度的增大,翅片后方流动分离的程度在加剧,导致了微通道的平均对流换热系数h0在不断的提升,压力损失ΔP也同样在升高。3.针对不同角度翅片的排列方式进行了优化:以表面最高温度Tmax和压力损失ΔP为优化变量,通过多目标优化研究,最终得出的Pareto最优解较初始结构的换热性能得到了大幅提升。
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