等温热源微通道单相液体层流换热特性

� 第 25卷第 3期 2010年 5月 热 能 动 力 工 程 JOURNAL OF ENG INEERING FOR THERMAL ENERGY AND POW ER Vo.l 25, No. 3 M ay, 2010 � 收稿日期: 2009- 04- 14; � 修订日期: 2009- 07- 24 作者简介:苗 � 辉 ( 1984- ),男,河南滑县人,北京航空航天大学博士研究生 � 文章编号: 1001- 2060( 2010) 03- 0306- 06 等温热源微通道单相液体层流换热特性 苗 � 辉,黄 � 勇,王 � 方 (北京航空航天大学 能源与动力工程学院 航空发动机气动热力重点实验室,北京 100191) 摘 � 要:对 D h = 0. 82 mm的矩形微通道阵列内等温热源作 用下层流传热特性进行了实验和数值模拟。实验中使用常 温自来水提供等温热源。微通道流体流动雷诺数 Re = 100 ~ 900,传热温差 50 K, 将所得数据与常规尺度均匀壁温加热 下 N - S方程的数值解法结果进行对比。结果表明, 在 Re < 300时, N u数随着 R e数的增加而增加; 而在 R e > 350时, 实 验所得 Nu数近似为常数。将发展入口条件的数值模拟结 果与实验结果比较,前者比后者高 7. 2%。 关 键 词:微通道热沉; 液体冷却;强化换热 ;单相流动;层 流流动 中图分类号: TK124� � � 文献标识码: A 符号说明 G � 微通道液体流量; � � � � � � � T in � 入口联箱内流体温度; cp� 液体比热; T out� 出口联箱内流体温度; �� 液体导热系数; Tw � 固体壁面温度; Aw � 每个微通道换热面积; �Tm � 平均换热温差; N � 并联微通道数目; R e� 通道雷诺数; l� 微通道长度; h� 对流换热系数; D h � 微通道当量直径; Nu� 努塞尔数 引 � 言 微通道热沉 (MCHS)具有极强的换热能力、较 小的结构尺寸和较大的表面积体积比,有望解决工 程中的各种高热流密度的传热难题, 在世界范围内 引起了广泛的关注和研究。随着通道截面尺寸的缩 小, 会产生各种微尺度效应, 如流体变物性、入口段 效应、粗糙度效应、壁面轴向导热、速度滑移和温度 跃迁等等 [ 1] ,目前的研究结果之间尚存在诸多的问 题和矛盾。 MCH S是 20世纪 80年代 Tuckerman等人针对 微电子技术 (M EM S)日益增大的冷却功率需求提出 来的 [ 2] ,已经在大规模集成电路和超导电机的冷却 等方面得到应用。 学者们对 MCHS单相对流流动与换热特性进 行了大量研究。早期的实验结果之间大相径庭, 且 和常规尺度理论的预测值有较大的背离。实验所得 的 N usselt数 (以下简称 N u )有的较高 [ 3~ 5] , 有的较 低 [ 6~ 7]。而随着研究的深入,近期的实验结果表明, 在层流阶段,微通道内液体单相流动的压降与换热 性能与常规理论相比并没有明显的偏离 [ 8 ~ 10]。 然而,由于前人对 MCHS的研究主要是为了降 低电子芯片等器件的温度, 绝大多数是考查等热流 密度加热条件下的换热特性,但对等壁温作用下微 通道热沉的传热性能的研究结果很少。而在工程应 用中有许多换热问题,如文献 [ 11]提到使用微尺度 热沉强化微型热管冷凝段的散热, 属于典型的等温 热源传热结构。Deniz等人对一根外壁为等温壁的 无厚圆管进行了传热模拟 [ 12 ] ,其层流区的几个计算 点的结果与常规充分发展管流平均 Nu数接近。杨 迎春等人对恒壁温下梯形硅基 MCHS流动换热特 性进行了数值模拟 [ 11] , 发现层流充分发展段 Nu数 随着 R e数的增加而增加。在实验方面,仅有 H sieh 等人做了相应研究 [ 13] ,结果表明, 层流区平均N u并 不随 R e数变化, 但并没有与理论分析或数值模拟结 果对比,其实验条件与常规不同,微通道底面是等温 壁,顶面则是透热的, 未做绝热处理。 为了深化相关研究, 有必要对该热边界条件下 传热特性进行实验和数值研究。本研究以去离子水 为工质,对微通道层流的换热性能进行了分析。实 验中对基板底面施加了等温热源, 顶面采用绝热处 理,并把所得结果和常规 N - S方程数值模拟结果 进行了对比。 1� 实验系统与实验装置 1. 1� 实验系统回路 图 1为实验的整体系统, 包括实验回路和辅助 等温热源回路。实验回路由高压气源、储液罐、过滤 器、流量传感器、恒温水浴、实验段、阀门和测量仪器 � 第 3期 苗 � 辉,等:等温热源微通道单相液体层流换热特性 组成。常温的去离子水经过气瓶加压后从储液罐流 出, 流经球阀和针形阀, 其中针形阀用来调节流量, 然后依次经过 30 m过滤器和流量传感器后进入 恒温水浴加热,之后在实验段与常温等温热源进行 换热,最后流入收集容器。液体收集容器置于电子 天平上,测得的流量和流量传感器相互验证。 图 1� 实验系统示意图 � � 在实验中用常温自来水提供等温热源。该回路 仅需将自来水水管和实验段相应进出口连接即可, 且在进出口有温度监测装置。不同于 H sieh用冰块 构成等温壁 [ 13] , 本系统的热源增加换热设备, 就可 以根据实验需要改变等温壁的温度。 1. 2� 实验段模型 微通道实验段如图 2所示,由盖板、换热块和两 对连接法兰盖组成。换热块如图 3所示,由 100mm 100mm 100 mm的 H62黄铜块制成, 上下表面 都刻有矩形槽道。在上表面中心区域用线切割技术 加工出 88条长度 100 mm的矩形微通槽, 横截面尺 寸为宽 0. 7 mm、高 1 mm,肋厚 0. 2 mm,表面粗糙度 8 m,尺寸精度 ! 0. 005 mm。此微通道截面当量直 径为 0. 82mm,按照 A dams的结论 [ 14] , 产生微尺度 效应的临界当量直径约为 1. 2 mm, 属于微尺度范 畴。 图 2� 实验段示意图 � � 下表面沿与微通道平行的方向切割出 8条常规 尺度槽道,横截面尺寸为宽 10mm、高 10mm,间隔 1 mm。上下表面边缘都有两排螺纹孔, 以分别和各自 盖板密封连接。换热块侧面微通道槽底以下 20和 50 mm处沿流动方向各有一排 5个热电偶埋入孔, 孔径 1mm,深 50 mm。 两个盖板为 15 mm厚的有机玻璃板。除与槽 道平面对应有通孔外, 在微通道垂直面上相应地方 有螺纹孔,和法兰盖相连。密封安装时,上盖板与换 热块之间加一层厚度 0. 1mm的聚四氟乙烯薄膜。 两对法兰盖分别用于两个回路, 材料均为保温 性能好的聚四氟乙烯。实验回路的法兰盖连接微通 道和管路,两个法兰盖本身各包含一个小型联箱结 构,并在其中放置高精度铂电阻监测进出口温度;法 兰盖内含有台阶形结构的流道,以保证流体可以较 为均匀的进入各个微通道。等温壁回路法兰与前者 相同, 只是尺寸较大。 ∀管路 - 联箱 - 微通道 -联 箱 -管路#流道结构使用商业软件 F luent进行流场 模拟,结果显示该流道可以很好的将管路中的流体 均匀分配到各个微通道。 换热块周围包括和换热块相连接的螺栓的头部 均包敷绝热材料以减少热损失。 实验中,经过水浴加热的去离子水 ( 60 ∃ )从上 表面微尺度通道流过,常温自来水 ( 11 ∃ )则流过下 表面常规尺度通道,两者通过换热块进行换热。通 过增大自来水的流量充分带走微通道传过来的热 量,在自来水进出口法兰内铂电阻监测温度相等时 认为形成等温热源。根据铂电阻精度,相差在 ! 0. 1 ∃ 范围内。调节水浴温度, 记录不同流量下的各点 温度值。 1. 3� 参数测量 在微通道出入口法兰盖的联箱中各有一个高精 度铂电阻温度传感器, 用来测量微通道进出口流体 的平均温度,精度 ! 0. 1 K (约 0. 2% )。换热块侧面 两排各 5个 T型热电偶,精度 0. 2 K (约 0. 4% );用 外推法计算微通道底面的平均温度。采用涡轮流量 传感器测量,精度 0. 2%, 并用电子天平校验。以上 流量和热电偶信号接入采集卡,铂电阻传感器接入 专用采集模块,用软件同时驱动并在屏幕上同步显 示。检测自来水进出口温度的铂电阻只需接高精度 显示仪表。 在实验中,改变入口流量, 得到实验状态下不同 R e对应的换热系数和N u数。 2� 数据处理和误差分析 2. 1� 数据处理 %307% 热 能 动 力 工 程 2010年 � � � 根据热平衡关系式: h�TmNAw = G cP (T ou t- T in ) ( 1) 式中: N � 并联通道数; A w � 每个微通道换热面积, 包括底面和两个侧面; G � 微通道的总质量流量; T in、T out � 微通道流体进出口处的平均温度。 以 Tm = (T in + T ou t ) /2作为参考温度。 如图 3所示,以外推法求得的平均壁温: Tw = 1 5 &5 i= 1 T i+ ( ( &5 i= 1 T i- &10 i= 6 T i ) / s2 s1 ( 2) 图 3� 换热块测温点分布 等壁温条件采用平均换热温差: �Tm = T i- T oln(T i- Tw ) - ln(T o - Tw ) ( 3) N u = hD h � ( 4) 则有: N u = G cpD h (T in - T ou t ) N�A w �Tm ( 5) 2. 2� 误差分析 由误差传递得出 R e数和 Nu数等参数的最大 误差,如表 1所示, N u数的误差不超过 4%。 表 1� 由误差传递得出的参数最大误差 误差 /% G 0. 2 D h 0. 87 c p 0. 02 T in - T out 0. 71 �Tm 3. 14 Aw 0. 93 � 0. 39 ! 0. 01 1. 75 R e 1. 97 Nu 3. 52 3� 数值模拟 由于铜材料具有极高的导热系数,本实验中的 换热模型可以近似认为底面和两个侧面都是等温壁 面,但顶面绝热。这种传热模型没有解析解,故使用 商业 CFD软件对实验条件进行模拟, 将结果和实验 值进行对比。 3. 1� 模型和计算域 在计算中考虑一个微通道, 单个微通道尺寸为 0. 7mm 1 mm 100 mm, 实际中从微通道基板到 流体的传热是一个流固热耦合的模型, 由于基板导 热系数极高,根据 Lee的建议 [ 10] , 可以简化为薄壁 模型 ( Th inW all) ,即把壁面考虑成高导热系数的无 厚度薄壁, 使用第三类边界条件。Lee的结果显示 Th inW all模型与流固热耦合的值完全一致, 而直接 使用等温壁约束会造成 7%的误差。Den iz的等温 壁热源也是类似方式 [ 12 ] ,其圆管外部假设是一个沸 腾池,具有极高的换热系数,但并非等温壁。 图 4� 计算模型和网格 � � 因为是对称结构, 只选取流体区域的一半作为 计算域,即 0. 35mm 1mm 100 mm,如图 4所示。 图 4( b)中阴影部分为计算域。由于结构简单, 完全 使用六面体结构化网格, 网格为 30 40 400。横 %308% � 第 3期 苗 � 辉,等:等温热源微通道单相液体层流换热特性 截面两个边为均布网格。为了避免热入口段效应造 成的误差, 沿流向方向的网格密度有 1. 02的比例。 � � 图 4的网格在计算中意味着流动边界层和热边 界层同时发展 ( SD ), 而入口段效应对层流换热影响 很大,必须加以考虑 [ 15]。流体从连接段到微通道的 入口, 流道突然收缩, 在突缩口处存在尾流影响, Rohsenow建议此时采用流动充分发展、热发展中边 界条件 ( TD ) [ 16 ]。而又有文献 [ 17 ]称, 通道长度和 当量直径的比值 l /D h > 70时,便可以认为水力和热 边界层都是充分发展 ( FD)。故前面附加长度 250 mm的等截面尺寸的槽道。截面网格与实验段相 同, 在流向上为均布 1 000个网格。改变附加槽道 的边界条件可以得到 TD和 FD两种计算条件。 3. 2� 控制方程和算法 假设液体为不可压层流流动, 忽略浮升力影响。 速度入口温度 60 ∃ , 等温壁 11 ∃ , 取水的物性在 10~ 60 ∃ 内等物性,参考温度 35 ∃ ,计算域内相应 的控制方程组为: � u= 0 !f u% � u = - � p + f � 2u !f cp u% � T = kf � 2T ( 6) � � 数值模拟使用商业 CFD软件 Fluent 6. 3. 26, 基 于有限体积法离散方程。压力 /速度耦合采用 S im plec算法,二阶迎风差分格式。入口采用速度入口 条件,调节流速使得流动雷诺数符合实验范围。出 口采用 Outflow条件。等温壁的条件为第三类边界 条件,换热系数取 20 000W /( m2 % K ), 外部自由流 11 ∃ 。改变入口速度,可以得到不同 R e下的换热 系数和N u数。对每种计算工况分别使用 SD、TD和 FD 3种入口段条件。 3. 3� 网格无关性 分别使用 3套网格, 25 30 350、30 40 400 和 40 50 500, 以流速 u= 0. 5m /s为基准,计算所 得微通道平均 Nu前两者相差 1. 2% , 后两者相差 0. 6% ,故选用中间网格。 4� 结果与分析 4. 1� 实验结果 图 5是层流阶段 R e对换热系数和 N u的影响。 从图 5( a)中可以看出,换热系数随着 R e数的增加 近似成先增加后不变的趋势。当 R e> 350时, 平均 换热系数为 2 129W /(m2 % K),可见相比较常规尺 度流动,微通道热沉具有极高的换热效率。从图 5 ( b)中可以看出, 由于在数据处理中选用了恒定的 参考温度,故 N u和换热系数相对于 R e数有相同的 趋势,即先增加后趋于定值。在 R e < 300时, Nu变 化比较剧烈, 随着 R e数近似呈线性增加; 当 R e > 350时, Nu数趋于基本不随 R e数变化,实验点平均 Nu = 2. 91。 Hsieh是唯一做过等温壁微通道热沉的换热实 验 [ 13] ,其在实验贝克莱数 20 < P e< 3 300范围内, Nu保持常数, 且分离度仅有 2. 64%。本研究中的 实验结果在 R e> 350时也基本保持常数, 最大偏差 3. 4%。从趋势上看,类似于层流充分发展段的换热 特性。文献 [ 13]研究的通道长径比 l /d = 155, 与本 研究的 l /d = 122相近; 文献 [ 17]称, 约 l /d > 70时 整体换热特性便不受入口段影响 (对于入口段长度 将在后面进行讨论 )。按照常规结构尺度层流充分 发展段的结论,实验微通道四周均匀壁温加热的理 论值N u = 3. 05[ 18] , 文献 [ 19]对 ∀顶端绝热 #的换热 模型提出了一个的简单的处理方法: Nue =N u (2∀+ 1) / ( 2∀+ 2) ( 7) 式中: ∀� 通道截面高宽比。 从图 5( b)中可以看出,此简化和实验结果 存在误差。同时,因为微通道底板和盖板具有不同 的导热系数,从而引起换热条件明显改变,此时套用 文献 [ 18]的解析解不是很恰当。 � � 而实验中 R e< 300时 Nu小于理论预测值,并随 Re近似成线性增加的趋势。L i和Wu等人的实验都 显示了相同的现象 [ 20~ 21 ]。 Li对相对粗糙度分别为 0. 95%、1. 4%和 2. 4%,直径 1mm左右的圆管进行实 验 [ 20] ,发现随着相对粗糙度的增加, 在 R e较小时当 地 Nusselt数 Nux 小于预测值,且相对粗糙度越大,偏 离越明显;而随着 Re的增加,逐渐符合理论预测值。 Wu对相对粗糙度 0. 58% ~ 1. 09%、其它参数完全相 同的 4个梯形微通道进行实验 [ 21 ] ,发现较高的相对 粗糙度在小 R e时的 Nu较小,并且随 Re的增大急剧 增大。以至于Wu在拟合实验公式时对 Re进行了分 段处理。本实验相对粗糙度 1%,接近于 Li和Wu的 实验条件,故可以认为是表面粗糙度的影响使低 R e 时近壁面流动受阻,边界层底层流动减缓从而导致传 热弱化。随着 R e的增大,流动加强,粗糙度反而引起 的边界层底层的扰动,尤其是在粗糙元的根部,有数 值模拟结果显示会产生强化扰动的涡 [ 22]。故当 R e 大到一定程度, 粗糙度对底层的凝滞作用消失,表现 在 Nu数不随 R e变化。 %309% 热 能 动 力 工 程 2010年 � 图 5� 实验结果与常规尺度结论的对比 4. 2� 数值模拟及与实验结果的对比 图 6是分别用 3种入口段条件对实验条件进行 的数值模拟,并和实验结果进行了对比。从图中可 以看出,在 SD和 TD条件下, 平均 N u数随着 R e数 的增大而增大,而 FD条件N u为常数。这是因为随 着 R e数的增大, SD和 TD的入口段长度变长, 而具 有强化换热作用的入口段使得整体的换热效果增 强。FD条件则不受影响。同时, SD条件的计算结 果总大于 TD条件, Lee的对等热流密度加热的微通 道进行数值模拟 [ 10] , 具有同样的现象。这是因为 SD条件下流动边界层的厚度比 TD的薄, 而较薄的 速度边界层在相同的热边界条件下同样会引起传热 的强化。 充分发展条件 FD的计算结果和实验结果吻合 良好。尤其是在 Re > 350时,实验结果的平均值低 于模拟结果 7. 2%。导致这一误差的原因可能是粗 糙度效应。根据 M ala的 RVM模型 [ 23] ,微通道中粗 糙度的作用相当于引起近壁面流体的粘度增加, 附 加粘度会在一定程度上引起传热的弱化。Qu根据 此模型修正了数值模拟结果 [ 24 ] ,和其实验结果吻合 较好。但由于 RVM模型只引入相对粗糙度这一个 参数, 而粗糙度的影响因素很多, RVM模型显得不 够精确,故在本实验中不做粗糙度修正。学者们对 粗糙度效应的研究仍然在进行中。 图 6� 实验结果和数值模拟结果的对比 � � 从图 6也可以看出, 不同的入口段条件对整体 换热性能影响很大, 对入口段的处理是一个重要问 题。前文提到,对于流体从连接段到微通道的入口 突然收缩的流道, Rohsenow建议采用流动充分发 展、热发展中边界条件 ( TD) [ 16]。Lee的实验结果和 TD条件的数值模拟吻合 [ 10] , 而和 SD、FD条件有较 大的误差。M ishan使用红外测温技术进行了实验 研究 [ 15] ,也发现和常规 TD结果吻合。云和明称微 通道长径比大约 l /D h > 70时就可以不考虑入口段 效应 [ 17]。Qu对 l /D h = 180的微通道热沉进行实 验 [ 24] ,直接和 FD条件的数值模拟进行对比,经过粗 糙度修正后结果吻合。Hsieh的等壁温微通道实验 结果 Nu与 R e无关 [ 13] , 显示出充分发展段的特征 ( FD )。 表 2� 入口段条件 实 � 验 l /D h 符合条件 L ee[ 10] 28~ 79 TD M ish an[15] 22 TD Qu[ 24] 180 FD H sieh[ 13] 156 FD Presen t study 122 FD � � 从表 2中可以看出, 长径比较小的微通道热沉 符合 TD条件, 入口段效应明显。对于长径比较大 的微通道, 更符合 FD条件, 显示出整体 N u数对 R e 数的独立性。说明 l /d达到一定程度, 入口段效应 消失。同时可以看出, 文献 [ 17]中给出的临界点 ( l /D h ) c = 70不够精确, 仍需要进一步的研究。 %310% � 第 3期 苗 � 辉,等:等温热源微通道单相液体层流换热特性 5� 结 � 论 通过对等温热源作用下的微通道流动换热性能 的实验和数值模拟,得到如下结论: ( 1) 在实验中, R e< 300时 Nu随着 R e的增加 而增加,近似成线性趋势, 这是相对粗糙度引起的; R e> 350时 Nu不随 R e数变化。 ( 2) 对于实验条件,采用层流充分发展模型 FD 的N - S方程数值模拟结果较好的符合实验数据, 而 SD和 TD条件和实验结果有较大偏离。 ( 3) 采用 FD条件的数值模拟结果高于实验结 果 7. 2% ,因为粗糙度的作用使得实验中传热弱化。 ( 4) 不同入口段条件的数值模拟结果差异较 大, 采用何种条件仍需要进一步研究。 参考文献: [ 1] � HETSRONI G, MOSYAK A, POGREBNYAK E, et a.l H eat trans fer in m icro channels: com parison of experim ents w ith theory and nu m erical resu lts[ J] . 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Through a numerica l simu lation of the gas phase flow field inside the separator, the inner velocity field d istr ibution at various inlet a ir speeds and pas sage numbers betw een the a ir in let chamber and the separator body w as obtained, specifying that the o il jet speed outgo ing from the d istributor should be contro lled at be low 40 m /s. Through the tes,t the number of the strainer layers and the speed at the strainer in the separator body w ere ad justed and the ir inf luence on the separation effi c iency and drag force loss, obtained. The flow velocity a t the strainer shou ld preferab ly range from 5 to 6m /s. In the engineering design, both inert ia separation and filtration /capturing methods shou ld be used jo intly. The use of a mu lt iple row f ilter consisting o f stra iners of severa l k inds can enhance the o il particle co llection capac ity and foster the design o f a productw ith exce llent overa ll performance. Keywords: stat ic o il and gas separator, velocity f ield, filter strainer, separation effic iency 煤热解动力学的单一反应模型和分布活化能模型比较 = A Comparison of a Single ReactionM ode l w ith a D istributed Activation EnergyOne Based on Coal Pyrolysis K inetics [刊, 汉 ] / YANG Jing b iao ( Guangdong Prov incial Spec ia lE qu ipment Inspection and Testing Institu te, Guangzhou, Ch ina, Post Code: 510655) , ZHANG Yan wen ( Be ijing Shen hua Zhong ji Energy Source and Environment Pro tection Techno logy Co. L td. , Be ijing, Ch ina, Post Code: 100011), CA IN ing sheng ( Educat ionM in istry K ey Labo ratory on Therma l Science and Pow er Engineering, D epartment of Thermal Energy Eng ineering, Tsinghua Un iversity, Beijing, China, Post Code: 100084) / / Journal of Eng ineering for Therma lEnergy& Pow er. - 2010, 25( 3) . - 301~ 305 By utilizing a prog ram controlled temperature rise thermograv imetry technology, stud ied w as the pyro lysis related w eight loss process o f Baor ix ile origninated lign ite and B aotou originated b itum inous coa lw ith the adaptab ility o f a sing le reaction model and DAEM ( d istributed activation energymodel) to the ir kinetic analysis being compared and ana lyzed. The sing le react ionmodel needs only a single w eight loss curve to ob tain the k inetic parameters. Howev er, generally, the curve needs to be processed sect ion by section and on ly the average value of the activat ion energy w ith in a temperature range can be obta ined. TheM iura integration method can be used for the DAEM to d irectly obta in the act ivation energy distribution and the va lues of the frequency factor from at least threew e ight loss curves a t d ifferent rates o f temperature rise, requ iring no prior assumption o f the activation energy d istribut ion of coal py rolysis and the frequency factor assum ing a fixed value. The resu lts ob tained by using theM iura method show that the act ivation energy produced from the py ro lysis o f Bao rix ile orig inated lignite and Bao tou orig inated b itum inous coalw ill increasew ith an increase o f the w eight loss rate and w ill be d istributed w ith in a range from 250 to 400 kJ/ mo.l The frequency facto rw ill first increasew ith a grow th of the act ivation energy. When the activation energy is a bove 300 kJ/mo,l the frequency factor w ill tend to leve l of.f The DAEM mode l can be used to describe a w ho le process of a non isothermal pyro lysis from a low temperature to a high one and en joys a broad adaptab ility to the change of coa l ranks and temperature grow th rates. Key words: coa l pyro lysis, kinetics, d istributed activat ion en ergymode l ( DAEM ) 等温热源微通道单相液体层流换热特性 = HeatExchange Charac teristics of the Single phase Lam inar F low inM icro passages of an Isotherm alH eat Source [刊,汉 ] /M IAO Hu,i HUANG Y ong, WANG Fang (K ey La boratory onAeroeng ineA erodynam ics and Thermodynam ics, C ollege ofEnergy Source and Pow erEngineering, Be i jing Un iversity ofAeronautics andA stronautics, Be ijing, Ch ina, Post Code: 100191) / / Journa lo fEng ineering for Therm al Energy& Pow er. - 2010, 25( 3). - 306~ 311 %358% � 第 3期 英 � 文 � 摘 � 要 An experimenta l and numerical simulat ion w ere perform ed o f the heat exchange characteristics o f the lam inar flow in an array of rectangu lar m icro passages w ith a diameter of D h = 0. 82 mm under the action of an isotherma l heat source. During the tes,t runn ing w ater at a normal temperature served as an iso therma l heat source. TheR eynolds number of f lu id flow in them icro passages ranged from 100 to 900 and the temperature d ifference for the heat trans fer w as 50 K. A comparison of the data thus obtained w ith the resu lts of the numerica l so lutions to theN - S equa tion of no rmal sizes heated by a un iform w a ll tempera ture show s thatw henR e number is less than 300, theNu num ber w ill increasew ith an increase of theR e number. When theR e number is greater than 350, how ever, theN u number ob tained from the experimen tw ill be approx imate ly a constan.t A comparison of the num er ical simulat ion results at the in let condit ion being fully deve loped w ith the test ones show s that the form er is 7. 2% h igher than the latter. Key words: m icro passage heat sink, liquid coo ling, intensified heat exchange, sing le phase flow, lam inar flow 质量不平衡对齿轮传动系统振动影响的数值分析 = Num erical Analysis of the Influence ofM ass Non equi librium on V ibrations in a Gear Transm ission System [刊,汉 ] / ZHANG Kun, L IY ing sheng ( CSIC No. 703 Research Institute, H arb in, Ch ina, Post Code: 150036) , ZHENG Ba i lin ( Co llege o fA eronautics, A stronautics andM echan ics, Tong jiUn iversity, Shangha,i Ch ina, Post Code: 200092) / / Journal o f Eng ineering for Thermal Energy& Power. - 2010, 25( 3) . - 312~ 316 For a large sized h igh speed gear rotor system, mass non equilibrium may produce a period ic centrifugal inertia force and cause v ibrat ions to the system, affecting its streng th and serv ice life. Based onM SC. ADAMS, a bow ed and tw isted coup led vibration model for a gear system w as established w ith two c ircumstances being taken in to ac coun,t namely, engagement type coupling and roto r dynam ic type one. The gears w ere processed as a rig id body wh ile the shaftw as treated as a f lex ible one. By adopting a mu lt ip le flex ib le bod