Текучее и термическое моделирование жидкого металла в расширенных микроканальных радиаторах

Aug 08, 2023

16 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

от Frontiers Journals

Жидкий металл, обладающий превосходной теплопроводностью, использовался в качестве нового хладагента в микроканальных радиаторах (MCHS). Однако МЧС на основе жидкого металла страдают низкой теплоемкостью теплоносителя, что приводит к чрезмерному повышению температуры теплоносителя и радиатора при отводе тепла высокой мощности.

Недавно исследовательская группа под руководством профессора Вейля Рао из Технического института физики и химии CAS обнаружила, что конвекция на концах ребер не имеет существенного значения для улучшения теплопередачи. Обрезав концы ребер и оставив таким образом расширенное пространство для увеличения расхода охлаждающей жидкости фиксированного размера, передача тепла будет намного эффективнее.

Этот расширенный микроканальный радиатор (E-MCHS) позволяет пропускать больше охлаждающей среды без изменения размера радиатора, что увеличивает сложность обработки и нарушает стабильность радиатора. Это исследование под названием «Моделирование потоков и температур жидкого металла в расширенном микроканальном радиаторе» было опубликовано в журнале Frontiers in Energy.

В этом исследовании поток и тепловые характеристики жидкого металла в E-MCHS были исследованы с помощью численного моделирования и одномерной модели термического сопротивления. По сравнению с MCHS, E-MCHS обеспечивают увеличенное пространство для охлаждающей жидкости за счет усечения ребер или поднятия крышки, а расширенное пространство в верхней части ребер может распределять тепло внутри микроканалов, уменьшая повышение температуры охлаждающей жидкости и радиатора.

Теплопроводность жидкого металла в направлении Z и тепловая конвекция между верхней поверхностью ребер и жидким металлом могут привести к максимальному снижению общего термического сопротивления на 36%. Вышеописанный процесс был эффективен для микроканалов с низким соотношением сторон канала, низкой средней скоростью или большой длиной радиатора.

Больше информации: Минкуан Чжан и др., Моделирование потоков и температур жидкого металла в расширенном микроканальном радиаторе, Frontiers in Energy (2023). DOI: 10.1007/s11708-023-0877-5