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World File Search System强制对流
利用组合强化传热...
摘要：本文重点研究了带有矩形实体翅片的组合式混合微通道散热器的数值优化。轴向长度和体积固定，外部结构可以变化。模拟是在微通道散热器的基本单元上进行的。优化的目的是找到内部和外部配置中的最佳几何排列，以使微通道散热器中的峰值温度最小化。假设微电子电路板设备在单元底壁上散发 250 W/cm 2 的高密度均匀热通量。计算流体动力学代码用于离散化流体域并求解一组控制方程。讨论了水力直径、外部结构形状和流体速度对峰值温度和全局热阻的影响。雷诺数范围为 400 至 500 的冷却剂或水以强制对流层流的形式通过计算域的入口引入，以去除矩形块微通道底部的热量。结果表明，当流体速度在微散热器轴向长度上从 9.8 m/s 增加到 12.3 m/s 时，从组合散热器底部移除的热量更多。结果表明，在带翅片的组合微通道中，泵功率增加了 37.1%，而在无翅片微散热器中增加了 27.2%。研究结果与公开文献中关于具有圆形流道的传统微散热器的记录相符，趋势一致。关键词：微通道结构、配置、组合微通道和微翅片 [2022 年 11 月 14 日收到；2023 年 4 月 4 日修订；2023 年 4 月 14 日接受] 印刷 ISSN：0189-9546 | 在线 ISSN：2437-2110
使用数值模拟设计和优化主动式 CPU 冷却器的散热器
具有高计算性能的 CPU 的发热问题一直是一个非常严重的问题，会降低其性能。为了确保 CPU 发挥最大潜能，必须将其温度保持在 80°C 以下。由散热器和风扇组成的强制对流冷却器被认为是满足 CPU 工作温度要求以确保其最大性能的最有效方法。使用计算流体动力学 (CFD) 数值方法和拓扑优化（使用 ANSYS Mechanical 和 ANSYS Fluent）开发了一款 CPU 冷却器的散热器设计，该设计搭配了气流速度为 80 立方英尺/分钟 (CFM) 的风扇，适用于在 25°C 环境温度下工作时最大发热量为 380 瓦的 CPU。对各种翅片轮廓、翅片排列、翅片数量和散热器材料进行了比较分析。将比较分析的最佳结果结合起来，提出了一种能够将 CPU 温度保持在 80°C 以下的基本设计，这是确保最大计算性能的要求。确定采用弧形布置配置的带覆盖矩形板翅片的 30 片散热器来提供最大的冷却性能。在材料方面，碳化硅的最低 CPU 温度为 78°C，其次是铜，为 84°C。碳化硅散热器成功满足了最大 CPU 性能的要求。铜散热器不太可能导致 CPU 故障，但它不符合最大 CPU 性能的条件。此外，然后使用拓扑优化优化此基础设计以降低材料成本，结果材料成本降低了 13%，而冷却性能仅降低了 0.32%。在未来的研究中，可以通过将风扇设计和各种 CPU 负载条件纳入设计参数来改进冷却器的整体设计。
加热器大小对具有强烈局部加热
强制对流沸腾是一种有效的冷却技术，用于热载应用中的温度管理。由于对计算能力的不断增长的需求，微电子的快速发展在科学家和工程师面前设定了有效的微处理器的有效温度控制的任务[1，2]。此类应用的三维集成微处理器中的体积热通量已经达到10 kW/m 3 [2]，并且此类处理器中的热通量分布可能非常不平衡。除此之外，已经开发了基于GAN晶体管的新一代电力电子产品，它具有高密度能量转换所需的特征，这将需要密集的冷却，[3]。在通道和微型通道中沸腾的流量已经积极研究[4-5]。例如，在[6]中，研究了具有均匀加热壁的微通道中的纵横比的影响，作者发现该比率对传热系数有很大的影响。在[7]中，研究了硅微通道水槽中的饱和水的饱和水，并研究了微通道的持续液压直径和不同的长宽比。已发现纵横比对传热特征有很大影响。然而，墙壁过热的关键问题，流动的固有不稳定以及在常规连续平行的微通道中的关键热通量值低，为在具有高热量磁通量的设备中实际应用的微通道散热器实际应用带来了严重的问题，[8]。在[9]中，研究了通道高度对传热的影响和具有不均匀加热（流量宽度大于加热器宽度）的平坦微型通道中的临界热通量。然而，尽管加热器与通道宽度之比的影响尚不清楚，尽管它可能对微型和微通道的沸腾传热效率产生重大影响。
热绝缘材料的新兴趋势和...
[1] Abbasian Arani AA，Sadripour S，Kermani S.纳米颗粒形状对正正弦波和可变波长的Sinusoid-Wavy微型通道中的Boehmite氧化铝纳米流体的热液压性能。Int J Mech Sci 2017; 128-129：550-563。[CrossRef] [2] Ali MM，Alim A，Ahmed SS。在纳米流体填充的凹槽通道中的水磁混合对流的有限元溶液。J ther 2021; 7：91-108。[CrossRef] [3]GüllüceH，ÖzdemirK。旋转再生热交换器的设计和操作条件优化。Appl Therm Eng 2020; 177：115341。[CrossRef] [4] Ahmadpour V，Rezazadeh S，Mirzaei I，Mosaffa Ah。水平磁场对垂直环中填充的凝胶流量的数值研究。J ther Eng 2021; 7：984-999。[CrossRef] [5] Sadripour S.大气 - 气溶胶/碳黑纳米流体的3D数值分析，位于伊朗Shiraz的太阳能空气加热器内。Int J Numer方法热流量2019; 29：1378-1402。[6] Sobamowo MG，Adesina AO。使用部分Noether方法在存在均匀磁场的情况下，对流辐射鳍具有与温度相关的热导率的热性能分析。J ther Eng 2018; 4：2287-2302。[CrossRef] [7] Bayareh M，Nourbakhsh A.的数值模拟和分析双管热交换器中瓦楞纸不同几何形状的热传递。J ther Eng 2019; 5：293-301。[CrossRef] [8]TokgözN，Aksoy MM，sahin B.J ther Eng 2016; 2：754-760。Therm Sci 2014; 18：283-300。使用PIV对波纹通道流动流量的流动特性进行了实验研究。[CrossRef] [9] Mahmoodi M，Arani AAA，Mazrouei S，Nazari S，AkbariM。平方腔中纳米流体的自由对流，底部壁上有热源，并部分冷却。[10] Behzadmehr A，Saffar-Avval M，Galanis N.使用两相方法，在带有均匀热通量的管中的纳米流体的湍流强制对流预测。INT J热流动流2007； 28：211-219。
材料科学与工程 B - 先进功能固态材料
现代纳米材料涂层工艺的特点是高温环境和复杂的化学反应，需要精确合成定制设计。这种流动过程极其复杂，除了粘性行为外，还具有传热和传质特性。智能纳米涂层利用磁性纳米粒子，可以通过外部磁场进行操纵。数学模型提供了一种廉价的洞察此类涂层动力学过程固有特性的方法。受此启发，在当前的工作中，开发了一种新的数学模型，用于双催化反应物种在轴对称涂层中扩散，该涂层包裹强制对流边界层流，该流来自浸没在饱和磁性纳米流体的均质非达西多孔介质中的线性轴向拉伸水平圆柱体。其中包括均相和异相反应、热源（例如激光源）和非线性辐射传输。部署了 Tiwari-Das 纳米级模型。使用 Darcy-Forchheimer 阻力公式来模拟多孔介质纤维的体积多孔阻力和二阶惯性阻力。磁性纳米流体是一种水性导电聚合物，由基础流体水和磁性 TiO 2 纳米粒子组成。TiO 2 纳米粒子是一种化学反应物质 (A)，还存在第二种物质 (B)（例如氧气），它也发生化学反应。粘性加热和欧姆耗散也包括在内，以产生更物理上真实的热分析。这里提出的具有物质扩散（物质 A 和 B）的非线性守恒方程通过适当的流函数和缩放变量转换为一组非线性联合多阶 ODE。在 MATLAB bvp5c 程序中，使用四点 Gauss-Lobotto 公式求解上升非线性常微分边界值问题。使用 Adams-Moulton 预测校正数值方案（Unix 中编码的 AM2）进行验证。包括速度、温度、物质 A 浓度、物质 B 浓度、表面摩擦、局部努塞尔特数以及物质 A 和 B 局部舍伍德数的广泛可视化。关键词：Darcy-Forchheimer 模型；水性功能磁性聚合物；智能涂层流；二氧化钛纳米颗粒分数；非线性辐射；均相和非均相化学反应；数值；边界层包裹；努塞尔特数；舍伍德数。
教学大纲
机械工程工程数学线性代数：矩阵代数，线性方程系统，特征值和特征向量。微积分：单个变量，极限，连续性和不同性，平均值定理，不确定形式的功能；评估确定和不当积分；双重和三个积分；部分衍生物，总导数，泰勒序列（一个和两个变量），最大值和最小值，傅立叶序列；梯度，差异和卷曲，矢量身份，方向衍生物，线，表面和体积积分，高斯的应用，Stokes和Green定理。微分方程：一阶方程（线性和非线性）；具有恒定系数的高阶线性微分方程； Euler-Cauchy方程；初始和边界价值问题；拉普拉斯转变；热，波和拉普拉斯方程的解决方案。复杂变量：分析函数； Cauchy-Riemann方程；库奇的整体定理和整体公式；泰勒和洛朗系列。概率和统计：概率的定义，采样定理，条件概率；卑鄙，中位数，模式和标准偏差；随机变量，二项式，泊松和正常分布。数值方法：线性和非线性代数方程的数值解；通过梯形和辛普森的规则进行集成；微分方程的单步和多步法。应用力学和设计工程机制：自由图和平衡；摩擦及其应用，包括滚动摩擦，Belt-Pulley，刹车，离合器，螺丝千斤顶，楔子，车辆等。;桁架和框架；虚拟工作；平面运动中刚体的运动学和动力学；冲动和动量（线性和角度）以及能量配方；拉格朗日方程。材料力学：应力和应变，弹性常数，泊松比； Mohr的圆圈，用于平面应力和平面应变；薄缸；剪切力和弯矩图；弯曲和剪切应力；剪切中心的概念；梁的挠度；圆形轴的扭转；欧拉的专栏理论；能量方法；热应力；应变仪和玫瑰花结；通过通用测试机对材料进行测试；测试硬度和影响力。机器理论：平面机制的位移，速度和加速度分析；链接的动态分析；凸轮；齿轮和齿轮火车；飞轮和州长；往复和旋转质量的平衡；陀螺仪。振动：单个自由系统的自由和强迫振动，阻尼的效果；振动隔离；谐振;轴的关键速度。机器设计：用于静态和动态加载的设计；失败理论；疲劳强度和S-N图；机器元素的设计原理，例如螺栓，铆接和焊接接头；轴，齿轮，滚动和滑动接触轴承，刹车和离合器，弹簧。流体力学和热科学流体力学：流体特性；流体静态，淹没物体的力，浮动物体的稳定性；质量，动量和能量的控制体积分析；流体加速度；连续性和动量的微分方程；伯努利方程；维度分析；不可压缩的流体，边界层，基本湍流，流过管道，管道损失，弯曲和配件的粘性流动；可压缩流体流量的基础。传热：传热模式；一维热传导，抗性概念和电类比喻，通过鳍的传热；不稳定的热传导，集总参数系统，Heisler的图表；热边界层，自由和强制对流传热中的无量纲参数，扁平板上流动和通过管道的传热相关性，湍流的影响；热交换器性能，LMTD和NTU方法；辐射传热，Stefanboltzmann定律，WIEN的位移定律，黑色和灰色表面，视图因素，辐射网络分析热力学：热力学系统和过程；纯物质的特性，理想和真实气体的行为；零和热力学的第一定律，在各种过程中的工作和热量计算；热力学的第二定律；热力学特性图表和表，可用性和不可逆性；热力学关系。