热管在动载状态下的传热研究

论文摘要

机载电子设备的热流密度随着电子技术和航空工业的快速发展而急速增加,传统的风冷冷却技术需要加大发动机的引气量,从而影响发动机的性能。基于热管技术在地面电子设备冷却中的广泛应用,热管冷却技术成为机载电子设备冷却的一种新思路,而机载设备因飞行器的机动性能,尤其是战斗机的机动性能很强,在飞机快速加速、减速或旋转时必然产生动载,动载对热管传热会有什么样的影响,目前尚缺乏这方面的研究。本文首先对热管的传热原理和发展技术进行了综述,探讨了电子设备冷却技术的发展状况。在此基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,选用对轴向热管传热性能影响最大的轴向加速度为动载状态,利用Fluent商用软件对热管在动载状态下的传热过程进行了定量研究。着重分析了热管在不同动载状态下传热量变化;热管管壁温度分布及径向流阻变化情况等,得出了动载会造成热管壁面温差增加,降低热管的传热性能,但不同方向的动载对传热性能的影响是不一致的。数值结果也定量地显示了蒸汽腔压力随流向降低,但在蒸汽出口略有回升的物理现象,液相的流阻结果反映了液体轴向流量增大,流阻系数将会增加。最后对本文的研究工作进行了总结。本文研究结果可为热管在机载电子设备冷却中的应用提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电子设备冷却技术的发展
• 1.1.1 空气自然对流
• 1.1.2 强迫空气对流
• 1.1.3 液体冷却
• 1.1.3.1 直接液体冷却
• 1.1.3.2 间接液体冷却
• 1.1.4 新出现的高效冷却技术
• 1.1.4.1 微通道冷却
• 1.1.4.2 热电制冷
• 1.1.4.3 热管冷却
• 1.2 机载、舰载电子设备的冷却技术
• 1.3 本文研究的意义及主要工作
• 第二章 热管概论
• 2.1 热管的工作过程及传热极限
• 2.1.1 热管的工作过程
• 2.1.2 热管的传热极限
• 2.2 热管在国内外的研究进展及应用
• 2.2.1 热管在国内外的研究进展
• 2.2.2 热管的应用
• 第三章 热管模型的建立
• 3.1 FLUENT 软件简介
• 3.1.1 FLUENT 的前置模块-GAMBIT
• 3.1.2 FLUENT 软件的组成
• 3.1.3 FLUENT 解算器的模拟能力
• 3.1.4 FLUENT 的离散化方法
• 3.1.5 FLUENT 数值模拟步骤
• 3.1.6 网格划分
• 3.1.7 数值计算方法
• 3.2 计算热管的物理模型
• 3.3 热管的计算区域
• 3.4 基本假设
• 3.5 边界条件
• 3.6 本文采用的计算方法
• 3.7 物性参数
• 第四章 计算结果及分析
• 4.1 热管在不同的加速度下最大传热量的分析
• 4.2 热管在不同的加速度下壁面温度分析
• 4.2.1 在不同的正加速度下热管壁面温度分布
• 4.2.2 在不同的负加速度下热管壁面的温度分布
• 4.3 热管横截面上温度场分布及关键点沿热管轴向温度分布
• 4.3.1 在不同正加速度下热管壁面关键点沿热管轴向的温度分布
• 4.3.2 在不同负加速度下热管壁面关键点沿热管轴向的温度分布
• 4.4 蒸汽腔压力、速度分布
• 4.5 热管吸液芯在不同法向加速度下的流阻分析
• 4.5.1 热管吸液芯在正向加速度时的流阻
• 4.5.2 热管吸液芯在负向加速度时的流阻
• 4.6 热管在不同法向加速度下的传热量
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文研究的结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文