2。2 相变传热的计算 23

2。2。1 相变潜热概述 23

2。2。2 相变传热的数学模型 24

2。3 相变换热器的结构 30

2。4 相变换热器的工程设计计算 35

2。4。1 传热系数 k 的计算 36

2。4。2 平均温差   的计算 38

第三章 定向能武器高热功率表面热管理系统研究 39

3。1 定向能武器高温热管理系统 39

3。2 定向能武器低温热管理系统 40

结 论 41

致 谢 42

参考文献 43

第一章 绪论

1。1 研究背景和意义

随着飞机以及飞行机器对于机动、隐身、防御等方面性能的要求不断提高，高功 率激光技术、电子元器件高度集成与微型化等技术因此得到了快速的发展，并且逐渐 比较成功运用到材料化学、天文探测等多个领域。近年来，世界各国为了获得航空及 航天领域的跨时代优势，积极开展了下一代战机的研究工作。定向能武器为下一代战 机的标配，是亟需攻克的关键技术堡垒之一。定向能武器的工作为间歇式作战方式， 发射瞬间几秒内产生兆瓦级的热量，导致其表面产生极大的热载荷和极高的热流密度

（热流密度可达数百 W/cm2 甚至数千 W/cm2）。如此高的热流密度会降低激光光束的质 量输出功率，导致设备发热功率不断升高，损毁激光介质。因此如何高效、可靠地解 决机载定向能武器的快速散热成为提高其输出功率的瓶颈，对于提升我国下一代战机 的作战能力具有重要的研究意义。传统的散热方式无法解决高热流密度的有效散热。 目前喷雾冷却是高热流密度电子设备冷却领域较有前途的冷却方式，然而尽管国外的 相关机构对喷雾冷却系统进行了一定程度的研究，但是关于定向能武器的综合热管理 系统研究较少，尤其是喷雾系统终端液体的冷却是个关键问题。飞机上传统的最终冷 源是冲压空气及燃油，若按照最大功率设计换热器则换热器的体积相对较大、质量较 重[1]，因此一种基于喷雾冷却的结构紧凑、体积较小的热管理方案迫在眉睫。

对于高热流密度冷却，传统的散热方式无法高效地解决。目前较为有效的方式是 使用液冷散热的技术，其中三项较有希望取得重大突破的高热流密度的换热技术为喷 雾冷却、射流冲击冷却和微通道散热法。综合表 1。1 可知，喷雾冷却比较于另外的两 种冷却方式来说有着较大的优势，为：对于表面与工质，喷雾冷却的温差较小；没有 产生沸腾滞后性；换热性能相比其他两种更优；冷却表面的温度均匀性较好；工质需 求量小等。因此，在高热流密度电子设备冷却的技术中，喷雾冷却便成为了最为优化 也最有前途的冷却方式。

表 1-1 冷却方式性能对比