【摘要】：熱管翅片散熱器作為管翅式換熱器眾多形式的一種,以其良好的傳熱性能廣泛應(yīng)用于CPU等電子設(shè)備的散熱。氣側(cè)熱阻是散熱器總熱阻的主要組成部分,如何增強(qiáng)氣側(cè)的換熱以充分發(fā)揮熱管的良好傳熱性能成為一個(gè)重要課題。縱向渦發(fā)生器作為一種通過(guò)改變二次流分布來(lái)強(qiáng)化換熱的無(wú)源強(qiáng)化傳熱技術(shù),能以較小的壓差損失獲得較好的強(qiáng)化傳熱效果。本文對(duì)加裝矩形小翼縱向渦發(fā)生器的熱管翅片散熱器流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并應(yīng)用PIV激光粒子成像測(cè)速方法研究了圓柱下游布置矩形小翼縱向渦發(fā)生器的流場(chǎng)分布和流動(dòng)形態(tài)。

　　通過(guò)數(shù)值模擬討論熱管橫向間距、翅片長(zhǎng)度、管子縱向偏移量等管翅相對(duì)位置因素對(duì)散熱器流動(dòng)和傳熱特性的影響。模擬結(jié)果表明：適當(dāng)?shù)臋M向管間距是保證翅片散熱量的重要條件；減小翅片長(zhǎng)度,有利于提高單位翅片面積散熱量；向下游適當(dāng)偏移換熱管,可在一定程度上提高整體傳熱系數(shù),而且小長(zhǎng)度翅片相對(duì)提高程度較大。

　　通過(guò)數(shù)值模擬研究加裝矩形小翼縱向渦發(fā)生器對(duì)散熱器流動(dòng)換熱特性的影響規(guī)律,討論了縱向渦發(fā)生器的迎流攻角、在翅片上的位置、弦長(zhǎng)、漸擴(kuò)漸縮布置等參數(shù)變化對(duì)其性能的影響。數(shù)值模擬的結(jié)果表明：在模擬流速范圍內(nèi),加裝矩形小翼縱向渦發(fā)生器使熱管翅片散熱器的整體傳熱因子提高15%～19%,相應(yīng)阻力因子增加30%～42%；分析加裝縱向渦發(fā)生器的流道截面等速線圖、速度矢量圖和等溫圖,發(fā)現(xiàn)縱向渦改變了流場(chǎng)分布,促進(jìn)了壁面附近與主流區(qū)流體的混合、減薄了傳熱壁面附近的熱邊界層、增加了溫度梯度,縱向渦發(fā)生器布于換熱管下游,起到抑制、削弱其尾流傳熱惡化區(qū)的作用；在模擬縱向渦發(fā)生器迎流攻角范圍內(nèi),攻角為30°時(shí)縱向渦發(fā)生器的綜合傳熱流動(dòng)性能較佳；縱向渦發(fā)生器后置強(qiáng)化傳熱效果較好,前置較差,側(cè)置則介于前兩者之間；傳熱因子j和阻力因子f均隨縱向渦發(fā)生器弦長(zhǎng)的增加而呈均勻的增加；迎流攻角30°后置,縱向渦發(fā)生器采用漸擴(kuò)布置比采用漸縮布置強(qiáng)化傳熱效果好很多。

　　應(yīng)用相似原理安排模型實(shí)驗(yàn),用水流模擬空氣的流動(dòng)。在搭建的有機(jī)玻璃水槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,通過(guò)PIV激光粒子成像方法,研究了布置攻角為30°、60°的矩形小翼縱向渦發(fā)生器以及不布置縱向渦發(fā)生器的繞流圓柱的流場(chǎng)分布和流動(dòng)形態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：圓柱下游加裝矩形小翼不但形成一對(duì)旋向相反、左右對(duì)稱的沿主流方向向下游發(fā)展的縱向旋渦對(duì),而且有抑制或消除圓柱下游回流區(qū)的作用；隨著縱向渦發(fā)生器迎流攻角的增大,縱向渦軸線與主流方向逐漸成一定夾角,同時(shí)伴隨著縱向渦持續(xù)強(qiáng)度的下降。PIV實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流場(chǎng)分布情況與數(shù)值模擬結(jié)果吻合,說(shuō)明了數(shù)值模擬的有效性。