半圆形微通道传热性能的数值模拟研究开题报告

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1. 研究目的与意义

国际上关于微细尺度流体流动和换热的研究始于八十年代初期，由于其应用前景广泛，逐渐成为了传热学领域的研究前沿热点问题。

研究表明，由于尺度的微细化的影响，在微尺度情况下流体的流动和传热规律与常规尺度不同，具有其独特的现象，常规尺度下的经典理论和经验公式必须加以修正和改进。

因此有必要对微小尺度下流动和换热过程展开深入的研究。

2. 国内外研究现状分析

1.半圆形微通道 对已应用的高热通量微型换热器而言，由于微系统通道内的传递现象与宏观大通道有较大不同，尺度效应的定义对于换热器的研究具有重要的意义。

不同学者对通道尺度的分类定义如下： mehendale等[1]根据换热通道的水力学直径尺度对换热器进行了分类：微通道：1μm＜dh≤100μm 小尺度微通道：100μm＜dh≤1mm 紧凑式通道：1mm＜dh≤6mm 大尺度通道：6mm＜dh kandlikar和grande[2]通过定义系统内流体流动条件及工艺制作对通道尺度进行了定义：传统大通道：3mm＜dh 细尺度通道：200μm＜dh≤3mm 微尺度通道：10μm＜dh≤200μm 过渡型微通道：1μm＜dh≤10μm 过渡型纳米通道：0.1μm＜dh≤1μm 分子级纳米通道：dh≤0.1μm 同时，微通道换热器与常规换热器相比有巨大优势。

张荣荣等[3]研究表明，若保持微细通道换热器与铜管翅片换热器的外形尺寸和迎风面积基本相同，则微细通道换热器的厚度相比铜管翅片换热器将会大大减小，而且换热器的质量将会减少不小，试验对比发现，采用微细通道冷凝器后，季节能效比会有较明显的提高，制冷剂的充注量大大减少。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容： 本课题基于fluent对微通道进行数值模拟研究，探讨不同曲率截面微通道进口流速对传热性能的影响，分析不同进口流速下的温度、速度、压力分布和传热效果。

并建立进口流速与压降和换热系数之间的变化关系。

同时，研究在不同曲率截面下，流体温度、速度、压力沿流动方向的变化情况以及流体在微通道中的相变，分析流体在微通道各部分的压力损失、微通道内表面各部分对传热的贡献。

4. 研究创新点

常用微通道的截面形式有圆形、矩形、梯形等，本文则选用了不同曲率截面的微通道来研究其传热性能。

本文微通道中进口流速和截面曲率着手，研究其对传热性能的影响，分析不同通道的温度分布和传热效果。