基于传热与流动的微通道换热器结构优化的实验研究与数值模拟

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Experimental study and numerical simulation of microchannel heat exchanger structure optimization based on heat transfer and flow

本研究提出一种基于空气动力学微通道的叶脉仿生微通道换热器，通过实验和CFD模拟优化主次叶脉结构参数，发现双级叶脉结构在Re 1700~2800范围内有效提升热传递效率，优化后结构f=0.0431，Nu=65.27，平均热传递强化系数1.85，综合性能指标PEC达1.26，较空气动力学通道分别提升26%和85%。

　　

摘要

微通道换热器因其高效的热传递能力而被广泛应用于化学工程、微电子学和能源工程等领域。但随着这些领域对热管理要求的不断提高，探索更高效的微通道换热器已成为研究重点。本研究提出了一种基于翼型微通道的叶脉仿生微通道换热器。通过实验研究了雷诺数（Re）以及一级和二级叶脉结构对热性能和流体性能的影响，并利用CFD（计算流体动力学）仿真对微通道结构进行了优化。在雷诺数Re为1700~2800的范围内，一级和二级叶脉结构的添加都对热传递性能有积极影响，但一级叶脉结构对增加流动阻力的作用大于对提高热传递的作用，而二级叶脉结构对增强热传递的作用大于对增加流动阻力的作用。优化后的微通道的弗劳德数（f）为0.0431，努塞尔数（Nu）为65.27，平均热传递强化系数为1.85，综合性能指数PEC为1.26，分别比翼型微通道高出26%和85%。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。