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正弦波纹微通道内单相流动及换热特性数值研究 被引量：1
1
作者 李辉 吴明昊 +1 位作者 谷晓建 王祥和 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期76-85,共10页
为了分析正弦波纹微通道中的单向流动和对流换热特性,通过数值模拟研究了波幅为125~500μm范围的正弦波纹微通道中,入口雷诺数Re在100~1 000条件下冷却液的流动和换热特性。研究结果表明:波幅和雷诺数的增加均会导致流动压降和摩擦因子... 为了分析正弦波纹微通道中的单向流动和对流换热特性,通过数值模拟研究了波幅为125~500μm范围的正弦波纹微通道中,入口雷诺数Re在100~1 000条件下冷却液的流动和换热特性。研究结果表明:波幅和雷诺数的增加均会导致流动压降和摩擦因子增加。当Re=400、波幅A从125μm增加至500μm时,流动压降和摩擦因子分别升高至原始值的3倍和2倍,从而显著增加了流动阻力,表明波幅增强了流道内部的流动和扰动,提高了换热效率;当波幅A=500μm、雷诺数Re由100增加至1 000时,压降增大约50倍,摩擦因子增大约10倍,传热系数增大5倍,表明随着雷诺数的增加,流道内冷却剂的流速和摩擦因子也随之增加,流动扰动性越强,传热系数也越高。 展开更多
关键词 波纹微通道 温度均匀性 强化换热 流动阻力 数值计算
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锂电池冷板新波形微流道传热特性研究及结构优化
2
作者 李君浩 任晓龙 +1 位作者 杨炯 汤松臻 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期14-26,共13页
为了在锂电池安全范围内提升电池组的温度均匀性并减少能耗,基于欠阻尼的二阶系统单位阶跃响应曲线设计了一种新型波型流道,以方形三元锂为电芯的1p12s(1并12串)590模组,在25℃进行2C放电的工况下采用计算流体力学(CFD)数值计算方法进... 为了在锂电池安全范围内提升电池组的温度均匀性并减少能耗,基于欠阻尼的二阶系统单位阶跃响应曲线设计了一种新型波型流道,以方形三元锂为电芯的1p12s(1并12串)590模组,在25℃进行2C放电的工况下采用计算流体力学(CFD)数值计算方法进行单因子试验稳态分析,研究流体流速、波形频率、阻尼和区间与液冷板冷却性能及流体压降的关系。通过单因子试验选取合适参数设计正交试验并进行极差和方差分析,根据显著性得到各因子组合,计算综合性能指标得到最优组合。结果表明:最高温度与阻尼和区间正相关,与流速和频率负相关,最大温差与区间呈正相关,与流体流速和频率呈负相关且影响程度均递减,阻尼对其影响表现出先降低后增加,压降与流速和频率呈正相关,与阻尼和区间呈负相关。正交试验分析最佳因子组合是频率为4、阻尼为0.03和区间为1的波形流道,最大温度、最大温差和压降分别为35.368℃、2.125℃和6.121 kPa,相比原始余弦流道分别增加了1.99%、减小42.61%和39.96%。通过调整频率、阻尼和区间参数,显著提高了液冷板的热传递效率和电池组温度均匀性,提高电池组稳定性和寿命的同时降低了能耗。该设计方案为动力电池间接液冷应用于多种工程情况提供了思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 波形微通道 电池热管理 数值模拟 正交试验
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复杂波浪形微通道对流传热和熵产分析 被引量：2
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作者 张清原 陈镇 +2 位作者 王祝 冯振飞 黄魁 《机床与液压》 北大核心 2022年第11期149-153,共5页
设计一种在微通道底面中心设置波浪状肋片以及在微通道两侧壁面设置矩形肋片的复杂波浪形微通道(WMC-RP),采用数值方法研究其对流传热和熵产特性。将所得结果与光滑波浪形微通道(WMC-S)、仅带有波浪状肋片的波浪形微通道(WMC-R)和仅带... 设计一种在微通道底面中心设置波浪状肋片以及在微通道两侧壁面设置矩形肋片的复杂波浪形微通道(WMC-RP),采用数值方法研究其对流传热和熵产特性。将所得结果与光滑波浪形微通道(WMC-S)、仅带有波浪状肋片的波浪形微通道(WMC-R)和仅带有矩形肋片的波浪形微通道(WMC-P)进行对比。结果表明:在所研究的雷诺数范围内,相较于WMC-S、WMC-R和WMC-P,WMC-RP的摩擦阻力系数平均值分别增大了228.15%、42.96%、98.48%,WMC-RP的努塞尔数平均值分别增大了12.08%、8.42%和35.28%,WMC-RP的熵产增大数平均值分别降低12.72%、4.24%、21.04%,这表明WMC-RP的换热效果好、能量利用率最高。 展开更多
关键词 波浪形微通道 数值模拟 对流传热 熵产分析
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局部加密的正弦波纹微通道强化传热的数值研究 被引量：2
4
作者 张晓蒙 马丹丹 夏国栋 《东北电力大学学报》 2021年第4期43-51,共9页
文中提出了一种局部加密的新型正弦波纹微通道,采用数值模拟的方法研究局部加密位置(上游、中部、下游)对波纹微通道流动换热性能的影响.结果表明,较矩形直通道,波纹微通道的传热性能显著提高,底面最大温差大幅降低.这主要归结于波纹形... 文中提出了一种局部加密的新型正弦波纹微通道,采用数值模拟的方法研究局部加密位置(上游、中部、下游)对波纹微通道流动换热性能的影响.结果表明,较矩形直通道,波纹微通道的传热性能显著提高,底面最大温差大幅降低.这主要归结于波纹形状的弯曲壁面使流体产生扰动,促进了流体混合;波纹微通道增加了对流换热面积,增强了对流换热效果.局部加密波纹微通道结构可以进一步促进对流换热,同时也带来流动阻力的增大.在相同泵功下,局部加密型微通道的换热性能由差到好排序依次为上游加密型、中部加密型、下游加密型,较矩形微通道,下游加密的微通道结构的热阻降低了1.54倍~2.15倍.下游加密型微通道促进了流体混合使换热增强,有效改善了通道尾部由于热边界层变厚带来的换热恶化问题. 展开更多
关键词 波纹微通道 局部加密 强化换热 性能评价
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铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验研究 被引量：6
5
作者 姚鑫宇 程潇 +3 位作者 王晗 沈洪 吴慧英 刘振宇 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1502-1509,共8页
基于超快激光技术加工铜基正弦波弯曲型微通道,以去离子水为流动工质,在不同质量流量和热通量条件下,对弯曲型微通道内流动沸腾特性进行试验研究。基于温度/压力数据和流动可视化结果,发现通道传热系数随出口干度增大,呈迅速增大后减小... 基于超快激光技术加工铜基正弦波弯曲型微通道,以去离子水为流动工质,在不同质量流量和热通量条件下,对弯曲型微通道内流动沸腾特性进行试验研究。基于温度/压力数据和流动可视化结果,发现通道传热系数随出口干度增大,呈迅速增大后减小并趋于稳定趋势,正弦波微通道相较直微通道具有更好的换热性能,传热系数最大提高127.7%,压降仅增加14.4%。波状通道结构能明显抑制流动沸腾中不稳定现象发生。通过可视化试验发现,随热通量增大,流型经历泡状流-弹状流-环状流的转变,换热主导机制由核态沸腾逐渐过渡到薄液膜蒸发。 展开更多
关键词 正弦波微通道 超快激光微加工 流动沸腾 流动不稳定性
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波形微通道流动沸腾换热特性的数值模拟 被引量：5
6
作者 王迎慧 皇甫启捷 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2019年第4期397-403,共7页
提出一种壁面为正弦波形结构的微通道,应用VOF模型和用户自定义函数,着重对波形微通道内的流动沸腾换热过程进行数值模拟.对比波形微通道和平直微通道内的汽泡变化、流动沸腾换热效果和可靠性的差异,分析波形结构对微通道流动沸腾换热... 提出一种壁面为正弦波形结构的微通道,应用VOF模型和用户自定义函数,着重对波形微通道内的流动沸腾换热过程进行数值模拟.对比波形微通道和平直微通道内的汽泡变化、流动沸腾换热效果和可靠性的差异,分析波形结构对微通道流动沸腾换热的影响.对比发现:波形结构可以促进汽泡脱离受热壁面,维持核态沸腾,避免局部干涸,保证汽液两相流动的可靠性.研究结果表明:增大波幅和减小波距均可强化波形微通道的沸腾换热;波幅扩大到4倍(从20μm增加到80μm),沸腾换热系数提高26.5%,流动阻力升高24.0%;波距缩小到1/4(由2.0 mm减少到0.5 mm),沸腾换热系数提高16.0%,流动阻力升高40.0%;波幅对沸腾换热系数的影响较大,而波距对流动阻力的影响较大,但过大的波幅和过小的波距会引起局部干涸,造成传热恶化,不利于可靠传热. 展开更多
关键词 波形微通道 流动沸腾换热 汽泡 传热可靠性 数值模拟
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硅基正弦波纹微通道内的流动阻力特性 被引量：4
7
作者 张弛 吴慧英 黄后学 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1011-1018,共8页
硅基正弦波纹微通道在微尺度强化换热、微流体器件中均有重要运用,而目前尚未见有关于其内部流动特性的实验报道。利用标准微机电系统(MEMS)工艺在硅基芯片上加工制成一系列具有不同相位差和周期、当量直径为160μm的正弦波纹微通道,通... 硅基正弦波纹微通道在微尺度强化换热、微流体器件中均有重要运用,而目前尚未见有关于其内部流动特性的实验报道。利用标准微机电系统(MEMS)工艺在硅基芯片上加工制成一系列具有不同相位差和周期、当量直径为160μm的正弦波纹微通道,通过实验研究了其内部流动阻力特性。研究表明:正弦波纹微通道较平直微通道阻力均有增加,且增加幅度与波纹微通道两侧壁的相位差和周期有关。对于周期相同的波纹微通道,两侧壁相位差越大,阻力也越大。对于相位差相同的波纹微通道,周期对阻力的影响则较为复杂:当相位差为0时,呈现出周期越大、阻力越小的趋势(除最小周期通道外);当相位差为π时,呈现出周期越大、阻力越大的趋势。研究还发现:随着周期减小,相位差对阻力的影响减小,当周期缩短至0.5mm时,相位差为0和π的波纹微通道内的阻力特性曲线几乎重合。 展开更多
关键词 正弦波纹微通道 硅基芯片 流动阻力 相位差 周期
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