[发明专利]一种基于多孔介质模型体积平均的微通道散热器热性能评价方法

权利要求书

1.一种基于多孔介质模型体积平均的微通道散热器评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据微通道散热器的实际尺寸画出三维模型图，并进行网格划分；

S2：将网格文件导入仿真计算软件，选择多孔介质模型，自定义体积平均控制方程，设置物性参数、边界条件和求解器，完成仿真计算得到微通道壁面平均温度T_wall和流体平均温度T_bulk；

体积平均定义为：

k_se＝(1-ε)k_s；k_fe＝εk_f；

其中，φ_f表示流体区域的体积平均，φ_s表示固体区域的体积平均，ε表示孔隙率，w_c是单个微通道的宽度，w_w是相邻两个微通道的间距，W是整个微通道散热器的宽度，k_se,k_fe分别表示固体和流体的有效导热系数；

S3：根据微通道壁面平均温度T_wall、流体平均温度T_f、修正热流密度计算得到微通道散热器的间隙换热系数h：其中：

所述控制方程包括连续性方程、x方向动量方程和能量方程；

连续性方程：

x方向动量方程：

能量方程：

u_x、u_y和u_z分别表示x方向、y方向和z方向上的速度分量；ρ为密度；P为压力；p_f为流体压力；u_f为流体速度；μ_f表示流体的动力粘度；K为多孔介质的渗透率；ρ_f表示流体的密度；c_f表示流体的比热容；T表示温度；T_f为流体温度；h为间隙换热系数；a表示单位体积湿周长与面积比，T_s为固体温度；T_f为流体温度；

所述微通道散热器中流体为完全发展流时，所述微通道散热器中流体为达西流时，

F代表福希海默常数；

所述微通道散热器中流体为完全发展流，所述能量方程为

所述多孔介质模型的边界条件为：

u_x(x＝0)＝u_mean；T＝T₀，在微通道进口处给定流体初始速度与温度；

固液接触面为无滑移边界条件；

p(x＝L)＝0，在微通道出口处静压为0；

q＝q_o(0＜x＜L,0＜z＜W,y＝0)，微通道散热器底面给定常热流密度；

微通道散热器其他壁面为绝热壁面；

S2步骤计算得到渗透率K、福希海默常数F和间隙换热系数h；

其中，

L代表整个微通道散热器的长度，H代表整个微通道散热器的高度。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，S1中利用GAMBIT软件画出三维模型图。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，S2中所述仿真计算软件为FLUENT。