大过载加速度环境下涡旋微槽传热与流动特性研究

液体工质单相及两相冷却的微槽散热器是解决高热流密度电子芯片和元器件散热问题的有效手段，但平直微槽中的液体工质在空天飞行器作加速或机动飞行时，会在过载加速度诱发的力学环境效应作用下脱离散热面而使芯片过热烧坏。为解决这一棘手问题，本项目提出了一种涡旋式微槽道散热结构及相关传热理论与技术，以期利用液体工质在曲率持续变化的涡旋槽道中流动所产生的离心力，驱使液体工质在微槽内形成二次涡流，使换热壁面始终维持湿润状态，并获得高传热系数，从而克服加速度环境的影响。采用微细加工技术制作多种结构尺寸的涡旋微槽散热器，在模拟加速度场中进行传热和流动试验，获得变加速度场中涡旋微槽散热器传热和流动阻力的关联式。采用CFD技术，进行多物理场耦合数值模拟，以深化对变加速度场中传热机理的认识，获得强化壁面润湿的条件以及优化微槽结构设计的途径。