矩形微通道内单相液体湍流对流流动与换热数值研究
经济学毕业论文-给老师的感谢信
矩形微通道内单相液体湍流对流流动与
换热数值研究
靳遵龙，李水云，雷佩
玉，刘敏珊，张志超
（郑州大学热能工程研究中心，河南郑州４５０００２）
摘要：采用Ｃ
ＦＤ方法对不同当量直径矩形微通道内微流体的流动和换热特性进行了三维数值研
究，同时对当量直径
为１００ ｔｘｍ的微通道内的流体流动与换热特性进行了详细地分析讨论。结果
表明：雷诺数相同时
，阻力系数随当量直径的增加而增加，而努赛尔数和压降随当量直径的增加而
减小；沿流体流动方向，
各个截面上的温度逐渐上升。所得计算结果可为分析和设计矩形微通道及
其组成的微尺度换热器提供参
考依据。
关键词：矩形微通道；数值研究；流体流动；传热
中图分类号：ＴＨ一３９：ＴＱ
０２１．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４８３７（２０１３）０５－０００７—０６
ｄ
ｏｉ：ｌ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４８３７．２０１３．０５．００２
Ｎｕｍｅｒｉ
ｃａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｈａｒａｃｔｅ
ｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ——ｐｈａｓｅ Ｆｌｉｕｄ ｉｎ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ
Ｍｉｃｒｏ——ｃｈａｎｎｅｌｓ
ＪＩＮ Ｚｕｎ—ｌｏｎｇ，ＬＩ Ｓｈｕｉ—ｙｕｎ，ＬＥＩ Ｐ
ｅｉ—ｙｕ，ＬＩＵ Ｍｉｎ—ｓｈａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ—ｃｈａｏ
（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅ
ｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ
ｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ
ｆｌｏｗ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｃｔ
ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｃｒｏ—ｃｈａｎｎｅｌｓ Ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｈｙｄｒａｕｌｉｃ
ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＦＤ．Ａｎｄ
ｔｈｅ ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ ｏｆ １００ Ｉｘｍ ｍｉｃｒｏ—ｃｈａｎｎｅｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｅ
ｔａｉｌ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｙｎｏｌｄｓ ａｒｅ
ｓ
ａｍｅ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｓ ｔｈｅ
ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ；Ｗｈｉｌｅ Ｎｕ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｄｒｏｐ ａｒｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉ
ｃ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｗｉｎ
ｇ，ｔｈｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌ
ｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆ
ｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏ—ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ ｍ
ｉｃｒｏｓｃａｌｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔａｎｇｕｌ
ａｒ ｍｉｃｒｏ ｃｈａｎｎｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｌｕｉｄ ｆｌｏｗ；ｈｅａ
ｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ
工业生产等各个方面产生革命性的影响，微流动
０引言
系
统是ＭＥＭＳ的一个重要分支，由于其具有尺度
小、重量轻、性能好和成本低等特点，而且集成化 <
br>微电子机械系统（ＭＥＭＳ）是近年来发展起来
程度较高，使得其应用渗透到各个领域，如化学
分
的一种新型多学科交叉的技术，该技术涉及机械、
析、电子器件的微冷却、微小卫星的定
位和姿态调
电子、化学、物理等诸多学科，将对未来人类生活、 整等都需要微流动系统…。