细小喷淋冲击冷却及其形成的薄液膜特性研究

微电子机械系统（MEMS）冷却技术日益受到关注。实验发现，在热物体表面形成完整的薄液膜时，喷雾和喷淋冲击冷却性能最好。本项目旨在以理论和实验手段研究在热物面形成薄液膜的细小喷淋冲击冷却机理，侧重分析细小喷淋冲击热物面形成的薄液膜状态，与其冷却性能的内在关系。拟基于格子波尔兹曼方法建立数学模型，描述细小喷淋液滴冲击热物体表面薄液膜的传热、传质和流动过程，提出气液界面上蒸发冷凝和相间作用力模型，研究相应的数值方法，进行定量的数值计算分析。开展液滴冲击薄液膜的实验观测和测量，验证上述数学模型和数值方法。采用长波理论，建立细小喷淋冲击形成的薄液膜的演化方程，研究细小喷淋冲击的薄液膜的稳定性。通过上述研究，将定量分析主要因素对细小喷淋冲击热物面形成的薄液膜形状、厚度和稳定性的影响，预测细小喷淋冲击冷却的冷却性能。本项研究在芯片等微电子器件冷却技术中将有重要应用，将促进薄膜的力学和热学特性研究的发展。