毫米矩形流道內氧化鋁-水奈米流體於穩態/突然脈衝熱載下共軛冷卻特性之數值模擬

Abstract

本研究擬以數值方法模擬兩種情況下之毫米矩形微流道內共軛對流冷卻特性，第一種為氧化鋁-水奈米流體於毫米矩形流道內探討有/無浮力之對流熱傳遞效益;第二種為純水於毫米矩形流道內，改變毫米微流道熱沉設計，將毫米微流道熱沉頂板材料替換成相變化微膠囊(MEPCM)，在毫米微流道熱沉底部脈衝熱載方式加熱，探討相變化微膠囊在頂板的情形。本研究探討之物理尺寸皆以無因次參數轉換為有因次參數進行模擬，其無因次化尺寸為流道截面高寬比為0 25、上?固體區厚度與流道寬比為0 5、流道基底固體區厚度與流道寬比0 5、流道側壁固體區厚度與流道寬比0 5、加熱段流道長為0 02。數值模擬所探討之相關參數及範圍為: 入口溫度34°C；氧化鋁-水奈米流體體積分率為5%、10%；矩形流道內流量為26 3-105 (雷諾數500-2000)；底部熱通量為7 1-19 4 。毫米矩形流道內三維流場之模擬採用擬渦漩法建構數學模式，並以並以有限體積法離散數值模式，成?解析出毫米矩形流道內三維強制對流速度場與溫度場，並與文獻中完全發展流之近似解進行結果比較。 本研究所得數值模擬結果顯示:奈米流體在高流量、高濃度下流經毫米微流道，可抑制壁溫及提升熱傳係數，當考慮浮力效應時其效果更加明顯，當濃度越高流道內壓降亦大量提升，熱傳增益幅度不及壓降上升幅度，故使其效能指標FOM皆小於1。當頂板材料替換成相變化微膠囊時，能有效減緩頂板溫度起伏，且加熱?率脈衝震幅越大其效果越好，當停止加熱相變化微膠囊反而有保溫作用使溫度下降不易。

Date of Award	2016 Aug 18
Original language	Chinese
Supervisor	Ching-Jenq Ho (Supervisor)