射流冲击冷却国内外研究现状
时间:2017-05-01 17:30 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 射流冲击有多种形式。按照工质的特性，可分为气体射流和液体射流，其中的液体射流又可分为浸没射流和自由表面射流，前者为液体工质射流进入周围液体环境中，后者为液体射流进入气体环境中。其次，还可以按照射流数目分为单束射流和矩阵射流。再次可按照被冷却表面温度与射流工质温度差分为单相射流和沸腾射流，除此之外射流冲击传热还可按照喷嘴形状分为圆形射流、窄缝射流和矩形射流。7895 近年来，针对射流冷却的研究工作广泛展开。 Ling . Chen[8]采用商业CFD软件Fluent的四种湍流模型对R为13000的二文液体轴对称冲击射流进行了模拟，计算了冷却壁面的对流换热系数分布图，通过与实验结果比较发现:四种模型中Realizablek-ε模型能获得较好的结果，但驻点区域与实验数据还是存在很大的误差，通过适当调整模型参数或许可以改进模拟效果。 马重芳等先后采用10种不同的工质，包括水[9]、R113、FC72[10]、煤油、乙烯乙二醇、变压器油、L12378、以及氮气、CO2和空气，对影响射流传热的诸多因素进行了实验分析，得出流体工质的普朗特殊Pr和雷诺数Re对射流传热有非常重要的影响并做出了验证。 M.Behnia[11]等使用k-ε模型对圆形气体射流做了数值模拟，并发现是否受限影响很小。速度型和湍流强度对换热有很大的影响。 EBeaubert[12]等采用大涡模型对雷诺数Re(3000-7500)狭缝射流进行了模拟，模拟结果的分析和一些实验数据吻合得较好。 L.Thielen[13]对Re=20000射流进行模拟，结论如下：在方形喷嘴中，流场出现了一定的不对称性，而在圆形喷嘴没有发生这一现象。此外，两种模拟结果虽然定性上比较吻合，但湍动能数和Nu数相差比较大。 Nong，h[14]用RsM模型对多孔气体射流进行模拟计算。 文献[15]用FC-77作为工质研究了喷嘴不同的几何尺寸(包括喷嘴的直径d和喷嘴的长度与直径之比1/d)对冷却壁面局部传热系数的影响；文献[16]分析了实验喷射液体Re数的影响，经过渡湍流区、旺盛湍流区的研究后得出结论：Nu与成正比；马重芳等[17]总结了液体自0.8Re由表面射流传热理论经验关系式，反映了在不同的长径比l/d工况下射流传热的强度。从20世纪末以来, 射流冷却( Spray Coo ling )成为电子设备冷却领域的热门话题, 特别是美国在这方面投入了大量的人力和物力。2003年和2004年DSPO(The Defense Standard ization Program O ffice) 和V ITA( the VMEbus Internat iona lT radeA ssoc iation)组织的两 次会议( Advanced Liquid Cooling o f E lectronicsWorkshop)都集中对射流冷却进行了讨论。以亚利桑那大学(U niversity o f Ar izona) 和马里兰大学( Un iversity ofM ary land)为首的研究机构在理论上进行了深入的研究。而ISR、Parker等公司则可提供部分产品。目前3M 公司研制的射流冷却Perfluorocarbon ( PFC)应用较多, 其沸点为+55°，冷却能力为500 并保持芯片温度低于75°。就连为F22提供集成机架和LRM模块的DHY公司也准备在下一代机载电子设备上采用射流冷却技术，其主要思路是多种冷却方式并存以及选用多用途的冷却剂。目前正在进行的研究计划有海军的两栖战车( AAAV - Advanced Amph ib iousA ssau lt Veh icle)、EA - 6B, 空军的U 2、N avy Prowler，陆军的C rusader fo llow - on等项目。 从几方面的资料都可以看出，射流冷却技术将成为美国下一代军用电子设备冷却技术的发展方向。图1-3是ISR公司为EA -6B提供的射流冷却系统。表1-3是ISR 公司对传统液体循环系统和射流冷却进行的对比，从表中我们可以明显的看出射流冷却的优势。表1-4是DY4所做的各种冷却方式效果对比。 (责任编辑：qin) |