新型棒束状微热光电系统冷却通道内微流动机理研究

对微尺度器件展开流动机理研究，寻找合适的微流体力学建模方法，是目前微流体研究亟待解决的科学问题。本项目将对微热光电系统冷却通道内微流动机理展开研究。. 设计新型棒束间复杂形状微冷却通道，因气体横向搅浑强化散热。采用微丝模塑技术制造微型试验段，选取合适示踪粒子和荧光放大镜，对径向间隙为200-800μm棒束间复杂通道速度场进行Micro-PIV测量。建立粒子布朗扩散运动的白噪声模型，采用基于Mallat二维正交小波多分辨分析的小波阀值消噪法去除噪声图像，应用积互相关算法计算速度场，研究间隙和壁面对流动特性的影响。建立热力学不平衡的分子间作用模型和分子与柱形壁面漫反射模型，应用蒙特卡罗法数值求解介观动理学的非线性控制方程获得通道内流动宏观信息，探索棒束型光电系统微冷却通道流动机理。. 本项目对微流体器件结构和参数优化，为微流体器件设计和性能预测提供理论根据。

对微尺度器件展开流动机理研究，寻找合适的微流体力学建模方法，是目前微流体研究亟待解决的科学问题。本项目对微热光电系统冷却通道内微流动机理展开研究。. 设计新型棒束间复杂形状微冷却通道，因气体横向搅浑强化散热。采用微丝模塑技术制造微型试验段，选取合适示踪粒子和荧光放大镜，对径向间隙为200-800μm棒束间复杂通道速度场进行Micro-PIV测量。利用粒子布朗扩散运动的白噪声模型和基于Mallat二维正交小波多分辨分析的小波阀值消噪法去除噪声图像，应用积互相关算法计算速度场，研究间隙和壁面对流动特性的影响。建立热力学不平衡的分子间作用模型和分子与柱形壁面漫反射模型，应用蒙特卡罗法数值求解介观动理学的非线性控制方程获得通道内流动宏观信息，探索棒束型光电系统微冷却通道流动机理。. 项目同时采用连续介质模型对不同形状微冷却通道内流体流动的换热特性进行数值模拟。. 研究结果表明：在本研究参数范围内，随着间隙减小，通道阻力系数增大，换热增强；随着雷诺数增大，通道阻力系数急剧减小，换热显著增强。不同截面形状的微通道，棒束状微冷却通道换热能力最强。. 本项目对微流体器件结构和参数优化，为微流体器件设计和性能预测提供理论根据。