基于多尺度纤维吸液芯结构的气液共面超薄热管可控制造与运行机制

基本信息
批准号:51905352
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:唐恒
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
气液共面纤维吸液芯结构超薄热管可控制造微细加工
结项摘要

In this project, the basic theory and key technology of manufacturing high-performance ultra-thin heat pipes will be investigated and developed for thermal management of spacecrafts and 3C electronics (Computer, Communication and Consumer). Taking the active design of gas-liquid coplane structure as a breakthrough, a two-phase flow pressure loss model of gas-liquid channels will be established to reveal operation principle and interaction mechanism of gas and liquid. According to the theory of fractals, statistics and optimized design, a multiple-microchannel geometrical characteristic model of fibre wick structures will be established to realize the optimized design and controllable manufacturing of fibre wick structures. To explore the influence rules of structure and geomorphic parameters on the flow and heat transfer process of working fluids, morphological characterization, numerical analysis, etc. are performance. The phase-change flattening formation mechanism will be investigated to reveal the multi-field coupling mechanism of ultra-thin heat pipes in flattening process and provide the theory basis for manufacturing ultra-thin heat pipes with high-efficiency, high-precision and low-cost. The implementation of this project will establish an integrated design and manufacturing theoretical system of high-performance ultra-thin heat pipes, and will provide a theoretical and technical basis for solving the thermal management of electronic chips with high power and limited heat dissipation space.

针对航空航天、3C(计算机、通讯和消费电子产品)等领域狭小空间高热流密度芯片热控制对高性能超薄热管的迫切需求,项目围绕气液共面超薄热管的制造基础理论与关键技术开展研究。以超薄热管气液共面结构主动设计为突破口,建立气-液通道两相流动压降模型,揭示蒸汽和液体的运动规律和相互影响机制;引入分形、统计及优化设计理论,建立纤维吸液芯多尺度微通道几何特征参数化模型,实现吸液芯结构的优化设计及其表面形貌可控制造;通过形貌表征、数值分析等手段,揭示多尺度纤维吸液芯结构传热传质机理,研究吸液芯的结构及其表面形貌参数对工质流动和传热过程的影响规律;探索相变压扁成形机理,揭示超薄热管成形过程中温度场、力场等多场之间的耦合作用机制,实现超薄热管高效、高精度、低成本制造。项目的实施,将形成一套完整的高性能超薄热管设计、制造理论体系及加工方法,为有效解决狭小空间高热流密度芯片热控共性问题提供理论与技术基础。

项目摘要

项目针对航空航天、3C(计算机、通讯和消费电子产品)等领域狭小空间高热流密度芯片热控制对高性能超薄热管的迫切需求,围绕气液共面超薄热管的制造基础理论与关键技术展开了研究。根据项目研究计划,采用碱辅助表面氧化工艺制备出表面具有复杂三维结构/形貌的纤维吸液芯,并通过形貌表征、实验测试等手段,揭示了多尺度纤维吸液芯结构传热传质机理;通过探索超薄热管在相变压扁过程中管内蒸汽压强的变化以及管壳的受力情况,建立了热管内部蒸汽压模型,揭示了超薄热管相变压扁成形机理;通过搭建超薄热管相变传热性能测试平台,建立了多尺度纤维吸液芯结构特征(宏观结构和表面微观形貌)与超薄热管传热性能之间的关联模型,揭示了气液共面超薄热管相变传热机制。项目实现了超薄热管高效、高精度、低成本制造,并形成了一套成熟的高性能超薄热管设计、制造基础理论及加工工艺方法,为解决我国在航空航天、国防和3C等重要领域所面临的高热流密度难题提供了一种可行方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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