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1、模塊式微熱光電系統(tǒng)冷卻通道內(nèi)流動(dòng)換熱特性研究StudyofFlowandheattransfercharacteristicsinmicrochannelsoftheMTPVsystems2014年6月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果，也不包含為獲得江蘇大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)
2、果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：陸尋)。彈年‘月1)日江蘇大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于不保密學(xué)位論文作者簽名：f毛軍工口／牛年‘月I多日1，。(肇焉鬻：獬劬(中年6月m八J江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)發(fā)展迅速，模塊式微熱光電系統(tǒng)憑
3、借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)換效率高、便于裝配等特點(diǎn)越發(fā)引起人們的關(guān)注。然而，其內(nèi)部核心部件之一熱光伏電池的散熱問(wèn)題一直制約著它的發(fā)展。本課題選用微通道散熱器對(duì)其進(jìn)行冷卻。但是微尺度下流體流動(dòng)換熱機(jī)理尚不明確。本文對(duì)微通道內(nèi)流動(dòng)換熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算和分析，探索微通道內(nèi)換熱機(jī)理。本研究為新型微熱光電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。以矩形微通道為研究對(duì)象，利用UDF自定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)微通道內(nèi)流體物性隨溫度改變和不均勻熱邊界條件，建立了基于表面粗糙單元形狀的PML模型，研究表面粗糙度、溫粘關(guān)系等微尺度效應(yīng)對(duì)微通道流動(dòng)和換熱的影響。結(jié)
4、果分析表明：(1)壁面粗糙度對(duì)微通道內(nèi)流動(dòng)換熱影響很大，假設(shè)壁面光滑已無(wú)法真實(shí)模擬微通道內(nèi)的流動(dòng)換熱。當(dāng)Re=100，n'_0．2mm，相對(duì)粗糙度s／H≥1％的微通道不能忽略粗糙度的影響。(2)流體粘度隨溫度變化對(duì)流動(dòng)泊肅葉數(shù)Po的影響不能忽略，溫度升高后，粘度減小，導(dǎo)致流動(dòng)泊肅葉數(shù)沿軸向減小。粘性耗散作用對(duì)入口處附近傳熱的影響不能忽略。(3)相同條件下，非均勻熱流密度時(shí)微通道充分發(fā)展段泊肅葉數(shù)Po和努賽爾數(shù)Nu，均與均勻熱流密度下的模擬結(jié)果相差約12％。因此，在建立微通道數(shù)值模型時(shí)，應(yīng)考慮以上幾點(diǎn)因素的影響?；谶B續(xù)介質(zhì)的方法建立
5、了微通道內(nèi)單相流動(dòng)換熱數(shù)值模型，通過(guò)與相同模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。討論了壁面厚度、截面寬高比、當(dāng)量直徑、和Re數(shù)等因素對(duì)通道流動(dòng)換熱的影響，比較了不同形狀通道的流動(dòng)和傳熱的優(yōu)劣。研究發(fā)現(xiàn)：在一定范圍內(nèi)增加微通道散熱器受熱壁面的厚度可提高溫度均勻性。微通道的換熱系數(shù)隨著截面寬高比的增大而減弱，入口流速增大能提高通道散熱性能和減小流動(dòng)阻力。通道當(dāng)量直徑與流動(dòng)阻力系數(shù)成反比。與矩形和棒束狀微冷卻通道相比，圓形冷卻通道的微熱光電系統(tǒng)熱效率最高。選用VOF模型模擬了微通道內(nèi)氣液兩相沸騰流動(dòng)換熱。利用UDF實(shí)現(xiàn)了工質(zhì)相變、沸騰段
6、對(duì)流換熱關(guān)聯(lián)式的導(dǎo)入和表面張力的設(shè)置。結(jié)果驗(yàn)證了其他學(xué)者發(fā)現(xiàn)的流型：泡狀流和段塞流：在冷卻工質(zhì)沸騰初期，流動(dòng)換熱以泡狀流為主，而氣泡聚集增大到一定程度時(shí)，流型變?yōu)槎稳?。增大壁面熱密度和較小通道入口流速均能使沸騰起始點(diǎn)提前。在從單相對(duì)流區(qū)域到兩相流動(dòng)區(qū)的過(guò)渡過(guò)程中，沿壁面的換熱系數(shù)呈明顯增加趨勢(shì)。而且，減小截面寬高比可以有效提高兩相流動(dòng)的換熱效率。模塊式微熱光電系統(tǒng)冷卻通道內(nèi)流動(dòng)換熱特性研究本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(rio．51106067)和中國(guó)博士后科學(xué)基金(No2012M511212)的資助!關(guān)鍵詞：微冷卻通道，微尺度效應(yīng)
7、，數(shù)值模擬，流動(dòng)換熱II江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInrecentyears，MicroElectronicMechanicalSystemshasdevelopedrapidly．Themicrothemophotovoltaicsystem(MTPVsystem)isdrawingmoreattentionwithsimplestructure，highenergyconversionefficiency,easytoassemblyandotherfeatures．However,astheinternalcorec
8、omponents，theproblemofphotovoltaicceilsofitsthermalheatdissipationhasrestricteditsdevelopment．Thetopicschoosemicro-ch
