嵌有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微流道流動(dòng)及傳熱特性的實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）在微電子技術(shù)、生醫(yī)技術(shù)及航天航空領(lǐng)域的飛速發(fā)展，針對(duì)微熱沉、微型生物芯片、微型反應(yīng)器及微型燃料電池的應(yīng)用研究正受到越來越多的關(guān)注。微機(jī)電系統(tǒng)的出現(xiàn)及成功應(yīng)用為人類的科技發(fā)展提供了新的突破口。為保證微機(jī)電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，其有效散熱已成為當(dāng)今微機(jī)電系統(tǒng)研究領(lǐng)域的熱門話題。值得指出的，微流道被認(rèn)為是一種能在相對(duì)較小的幾何面積下，帶走大量熱量的有效散熱單元。另一方面，在宏觀傳熱問題中，被動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用已相

2、當(dāng)成熟，其中用于產(chǎn)生二次流的渦流產(chǎn)生器被證明在強(qiáng)化傳熱方面是非常有效的。
　　本文在前期工作的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)及模擬方法分析了去離子水流過嵌有縱向渦流產(chǎn)生器的矩形微流道內(nèi)的傳熱及流動(dòng)特性。實(shí)驗(yàn)在三面等壁溫的邊界條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)雷諾數(shù)范圍為350-1500，縱向渦流產(chǎn)生器的對(duì)數(shù)及幾何參數(shù)均有不同。矩形微流道的深寬比分別為0.25和0.0667，對(duì)應(yīng)的水力直徑分別為160μm與187.5μm?？v向渦流產(chǎn)生器的高度分別為1/4H、3/4

3、H、H，其中H表示矩形微流道的高度。
　　通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于深寬比為0.25及0.0667的微流道，其傳熱特性分別提高12.3-73.8％和3.4-45.4％；于此同時(shí)，壓力損失分別提高40.3-158.6％與6.5-47.7％；一些微流道的綜合傳熱特性φNu/φf大于1；借助于縱向渦流產(chǎn)生器的幫助，臨界雷諾數(shù)小于1000，遠(yuǎn)小于宏觀值2300；微流道傳熱及阻力特性受深寬比的影響非常大。
　　通過模擬分析，將實(shí)驗(yàn)中無法觀察的