岳 鹏,宋 新

（黄河水利职业技术学院,河南 开封 475004）

0 引言

微型化是未来科技发展的方向[1]。 近半个世纪以来，在各种空间和时间尺度内，自然科学与工程技术发展的一个重要趋势是微型化， 尤其是以计算机为代表的信息技术的更新换代和微机电系统(MEMS)的发展，已将“微型化”观念渗透到人类生活和工作的各个领域， 并对人类文明进程产生了重大影响。有关微通道中流体的传质和传热现象的研究，是寻求微通道换热器结构最优设计和制造、 微通道性能优化途径的理论基础， 是当前微尺度研究领域的主要课题之一。

各国学者对微管道中的流动(单相乃至两相)现象进行了研究和探索， 发现在微尺度条件下流体的传质与传热现象与常规尺度下有很大不同[2]，其中微管道中层流向湍流转变的临界雷诺数Re 比常规管道中临界值(2 300)要小得多[3]。 因此，微尺度条件下湍流流动的传质和传热问题重要性凸显， 需要对其进行深入的研究。

1 研究模拟分析

在常规尺度下， 由于通道中流过的流体流量很大，而黏性耗散所产生的热量又很小，所以黏性耗散的影响可以不予考虑。然而，当通道的几何尺寸缩小到微米级时，壁面法向的速度梯度增大，相应剪切力作用增强，流体黏性耗散产生的热量增大，从而使得通道内的总换热量增大。同时，由于微通道内流体的流量极小，黏性耗散所产生的热量足够使微通道内流体温度明显升高。在这样的条件下，黏性耗散效应的存在将对换热特性产生两种不同的影响：一方面，黏性力所产生的热量使得Nu 数增大；……