微通道内气泡扰流强化换热研究

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1、AdvancesinEnergyandPowerEngineering电力与能源进展,2016,4(5),174-183PublishedOnlineOctober2016inHans.http://www.hanspub.org/journal/aepehttp://dx.doi.org/10.12677/aepe.2016.45023StudyonHeatTransferEnhancementofBubbleDisturbedFlowinMicrochannelTongpuYu,WenyuWu,Xiao

2、kangXiao,GuohuaLiuSchoolofEnergyandEnvironment,AnhuiUniversityofTechnology,Ma’anshanAnhuithstthReceived:Sep.30,2016;accepted:Oct.21,2016;published:Oct.24,2016Copyright©2016byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionIn

3、ternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/OpenAccessAbstractInordertoeffectivelysolvetheproblemofhigh-heat-fluxheattransfercausedbythemicroin-tegrationofelectronicdevices,inthispaper,weproposetostrengthentheheattransferbyus-ingthe

4、ideaofbubbleflow.Specificapproachistousewaterandairbubbleasfluidmediuminthemicrochannelwithperiodicsawtoothstructure,inertialconfinedflowoverthezigzagmicrostructuresurface,resultinginperiodicbubblebouncingmotiondisturbancenearthewallthermalboundarylayer,so

5、astoachievethepurposeofstrengtheningheattransfer.Inthispa-per,wewillsystematicstudythedipangleofthezigzagstructure,effectsoffoamingfrequencyandmainflowvelocityonthemovementandheattransferofairbubbles,andrevealthecha-racteristicsofcoupledflowandheattransfer

6、betweenzigzagmicrostructureandairbubble,providinganewperspectivetostudythemultiphasefluid-solidcouplingefficientheattransfer.KeywordsMicrochannel,ThermalBoundaryLayer,BubbleBouncingMotion,Fluid-SolidCoupling微通道内气泡扰流强化换热研究余同谱，吴文煜，肖小康，刘国华安徽工业大学能源与环境学院，安徽马鞍山收

7、稿日期：2016年9月30日；录用日期：2016年10月21日；发布日期：2016年10月24日文章引用:余同谱,吴文煜,肖小康,刘国华.微通道内气泡扰流强化换热研究[J].电力与能源进展,2016,4(5):174-183.http://dx.doi.org/10.12677/aepe.2016.45023余同谱等摘要为有效解决电子器件微集成化带来的高热流散热问题，本文提出用气泡扰动流思想来强化换热。具体做法是在带周期性锯齿结构的微通道内，以水与空气泡两相流为流体介质，惯性受限流动过锯齿微结构表面，产生周

8、期性气泡弹跳运动扰动近壁区热边界层，从而实现强化换热的目的。本文将系统研究锯齿结构倾角、发泡频率以及主流流速对气泡弹跳运动与换热的影响，以揭示锯齿微结构与气泡弹跳运动的耦合流动换热特性，为多相流流固耦合高效换热研究提供新视角。关键词微通道，热边界层，气泡弹跳运动，流固耦合1.引言近年来，能源危机和环境污染问题日益突出，使得清洁能源的使用及提高能源使用效率得到空前关注。如热光伏电池、电动车和LED灯等的推广和使用。