新型闭式振荡热管工作过程传热特性及其场协同研究-study on heat transfer characteristics and field synergy of a new type of closed oscillating heat pipe during operation.docx

摘要影响国民生活的电子设备散热问题越来越突出，严重制约了相关产品的使用寿命和使用安全。为了确保电子器件在使用中的稳定性和可靠性，开展有关散热的课题研究是十分必要的。由于受到产品应用环境、使用条件等因素的限制，在众多散热设备中，振荡热管以结构简单、散热能力强、适应性好等特点最具优势和竞争力。针对振荡热管的散热课题项目已经成为研究热点。本文以湖南省自然科学基金项目[12JJ6044]为依托，在已有的振荡热管散热的理论、试验研究的基础上，对振荡热管的相关理论进行了更加深入的分析和研究。并运用数值模拟的方法对闭式振荡热管的工作状况及启动特性等进行了理论和试验研究，分析了振荡散热时的绝热壁的温度场和速度场的协同性，为后期振荡热管的散热的研究提供了参考依据。论文主要创新点和研究工作如下：(1)采用流体体积函数法(VOF)对传统闭式振荡热管的启动特性进行了模拟研究分析,获得了不同真空度下启动的压强分布和气态流型分布的规律。流型可视化试验结果与模拟结果高度吻合。(2)提出并建立了狭管式新型闭式振荡热管的数学模型，并与传统闭式振荡热管进行了相同管径、相同热流量及边界条件下的数值模拟对比。研究分析了狭管式闭式振荡热管与传统热管的温度分布特性、压强波动规律及气态流型形状。(3)采用多场协同理论(FSP)对闭式振荡热管进行了速度场和温度场的协同性分析，获得了弯曲高度为0.3mm的狭管式新型闭式振荡热管的协同性最优，传热能力最佳的结论。关键词：振荡热管；狭管式新型振荡热管；数值模拟；场协同AbstractElectronicequipmentcoolingproblemsaffectingthelifeofthenationismoreandmoreprominent,whichseriouslyrestrictedtheproductservicelifeandtheusesafety.Inordertoensurethestabilityandreliabilityoftheelectronicdevicesinuse,carryingoutheatrelatedresearchisverynecessary.Duetotheproductapplicationenvironment,conditionsandotherfactorsinuse,inthenumberofcoolingequipments,theoscillatingheatpipewiththeutilitymodelhastheadvantagesofsimplestructure,goodadaptabilityandhighheatdissipation,whichisconsideredasthemostcompetitiveequipment.Thispaperwasbasedontheproject[12JJ6044]ofNaturalScienceFoundationofHunanprovince.Itwasanalyzedandstudiedmorein-depthontherelatedtheoriesofoscillatingheatpipewhichwereonthebasisoftheexistingbasictheories,experimentsandnumericalsimulationsofoscillatingheatpipe.Itwasalsostudiedtheworkingconditionsandstartingcharacteristicsoftheclosed-looposcillatingheatpipeinthetheoryandexperimentsbynumericalsimulationmethod.Thefieldsynergydegreeofadiabaticwallwasanalyzedinoscillationheatdissipationwhichcouldprovidereferenceinthestudyoftheradiationmechanismintheoscillatingheatpipe.Themaininnovationsandresearchworkareasfollows:Throughthetwo-dimensionalsimulationanalysisbyusingthemethodthevolumeoffluid(VOF)onthestartingcharacteristicofthetraditionalclosedoscillatingheatpipe,andexperimentalverification.Itobtainedthepressuredistributionlawan