Sierpinski亲/疏水分形图案表面气泡分布及强化换热研究

论文摘要

针对芯片散热表面热流具有典型的中心高四周低的非均匀分布特征,设计制备了具有三阶Sierpinski地毯曲线分形特点的亲疏水交错润湿铜表面,并通过实验观测了气泡在典型的亲/疏水分形表面的动力学特性。结果表明,气泡会首先在预设的高阶疏水点处成核、生长,并呈现典型的分形特征,实现了初始气泡成核位置的可控分布;之后,相互邻近的疏水点上的气泡开始克服能垒而发生合并,同时伴随着高阶疏水区域的气泡向中央低阶区域的定向移动、合并过程,最终在中心一阶疏水区域形成大气泡。相比于光滑及疏水点阵表面,Sierpinski亲/疏水交错润湿表面不仅能够有效降低液体起始沸腾温度,提高沸腾换热的临界热流密度,而且可以规划气泡的成核点及移动、合并方向,进而实现气泡空间分布与加热壁面热流密度分布的协同一致。因此,具有Sierpinski分形特性的亲/疏水交错润湿表面进一步提高了沸腾换热性能。

论文目录

• 1 非均匀润湿分形结构制备及表征
•   1.1 Sierpinski地毯分形结构设计及制备
•   1.2 Sierpinski亲/疏水交错润湿分形表面表征
• 2 池沸腾换热系统
•   2.1 实验装置及方法
•   2.2 数据处理
• 3 实验结果与讨论
•   3.1 气泡成核点可控排布
•     3.1.1 气泡的成核
•     3.1.2 气泡生长过程中的分形排布特征
•   3.2 气泡定向合并
•     3.2.1 气泡定向合并行为
•     3.2.2 气泡定向合并机理
•   3.3 Sierpinski交错润湿分形表面强化换热分析
• 4 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 于婷,王雅,齐宝金,魏进家

关键词: 分形图案,疏水,气泡分布,池沸腾

来源: 西安交通大学学报 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 动力工程

单位: 西安交通大学化学工程与技术学院,西安交通大学苏州研究院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51776168),江苏省自然科学基金资助项目(BK20171236)

分类号: TK124

页码: 100-108

总页数: 9

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