磁流體脈動熱管啟動與傳熱特性及其機理的研究

《磁流體脈動熱管啟動與傳熱特性及其機理的研究》是依託上海交通大學，由張華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁流體脈動熱管啟動與傳熱特性及其機理的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張華
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目基於兩相流理論、納米流體強化換熱理論和非線性理論，通過理論分析和實驗測量，研究不同條件下，磁流體脈動熱管的啟動和傳熱性能，以及熱管內流型的變化規律，揭示磁流體脈動熱管內的流型變化和熱管性能的關係。通過對不同磁場、不同濃度磁流體，不同充液率和不同傾角的脈動熱管內流動流型變化及熱管性能的實驗研究，結合高速攝像觀測數據和高速採集得到的實驗數據，對脈動熱管中汽（氣）液兩相流動的壓力，溫度等定量物理參數進行處理，對所獲得的動態系統在時域，頻域及不同相空間解的拓撲特性，並依此探求兩相流流型的變化規律及脈動熱管的性能變化規律，從而探求兩相流流型與脈動熱管的性能的基本關係，探索脈動熱管的強化傳熱機理和規律。所獲相關研究結果，將為太空飛行器內部電子設備的冷卻技術的發展提供一種新的思路，為磁流體在脈動熱管上的套用提供依據。

結題摘要

本項目針對太空飛行器各元器件實際的散熱問題，基於納米流體強化換熱理論和脈動熱管的特性，在課題組已有的研究成果的基礎上，對以磁性納米流體為工質的脈動熱管的啟動特性和傳熱機理進行了試驗研究和理論分析。研究內容和目的主要為：（1）根據邊界層理論、磁性納米流體理論和磁場理論，將磁場力引入到熱場和流場當中，形成磁場、熱場、流場的三場耦合，仿真模擬計算2維情況下非均勻磁場對於兩個平板之間的磁性納米流體流動的換熱規律，探求磁場對磁性納米流體的換熱能力的影響規律，建立磁性納米流體在磁場下的換熱特性；（2）實驗研究磁場強度、磁性納米流體濃度、溫度和泵功對磁性納米流體換熱性能的影響規律。前期試驗數據顯示，小圓管對流換熱試驗台系統的熱平衡偏差在5%以內，可以保證得到的納米流體強化換熱係數的相關數據有較高的可信度；自製的螺線管磁場，軸向0~100mm內的場強均勻度偏差在6.3%以內，可以提供相對均勻的穩定磁場。前期磁性納米流體在小圓管內的對流換熱實驗，通過對不同磁性納米流體濃度、磁場強度、溫度和泵功的條件下的實驗所獲得的數據，可以為下一步磁性納米流體脈動熱管的換熱性能的研究提供依據。並對磁性納米流體的強化換熱理論的發展有重要的學科意義。