苗 辉 黄 勇 陈海刚

(北京航空航天大学 航空发动机气动热力重点实验室，北京 100191)

随机粗糙微通道中的流动和传热特性

苗 辉 黄 勇 陈海刚

(北京航空航天大学 航空发动机气动热力重点实验室，北京 100191)

对水在随机粗糙微通道中的单相液体层流流动和传热特性进行了数值模拟研究.构造了两条随机粗糙微通道和一条规则粗糙微通道，计算Re范围100～2 000.结果发现:3条计算通道的Poiseuille数(Po)和Nusselt数(Nu)均大于光滑通道的分析解，并随Re缓慢增大.规则粗糙微通道中的Po和Nu都明显大于随机粗糙微通道的结果.最后，认为粗糙度对当地Nusselt数的影响，是粗糙元引起的流速变化与协同角变化共同决定的.

微通道热沉;液体冷却;传热强化;随机粗糙度

微通道热沉(MCHS，Microchannel Heat Sink)具有的良好的传热性能，有望解决工程中的各种高热流密度传热难题，在航空航天、大规模集成电路和超导系统中有广泛的应用前景.粗糙度的影响也许是造成各种微尺度效应的根本原因，相关的研究不仅能深化对微通道内流动和传热特性的认识，还可以指导实际应用.而由于现有测试方案的限制和较大的试验误差［1］，前人对粗糙度的研究多采用数值模拟的方法.

为了研究的方便，粗糙通道往往被设计成在光滑通道基础上均匀分布、具有规则形状的粗糙元.如在二维模拟中，文献［2］把粗糙元结构简化为矩形和三角形，研究微通道中的流动和换热特性，发现换热特性对粗糙元的几何结构非常敏感.文……