具有周期性边界层中断的互联微通道的热工水力学性能

《Scientific Reports》：Thermo-hydraulic performance of interconnected mini-channels with periodic boundary layer interruption

　　

摘要

印刷电路板式换热器需要具有能够在不产生过大流阻的情况下提供有效传热的通道几何结构。本研究通过数值方法调查了连接比（Sy/Py）对具有周期性连接区的交错微通道热工水力性能的影响。在雷诺数 Re = 2700–7900 的范围内，采用三维 RANS 仿真，结合 RNG k-ε 模型和增强壁面处理，评估了三种构型（Sy/Py = 0.25、0.5 和 0.75）。增加连接比增强了相邻通道之间的横向流动，在 Sy/Py = 0.75 时，横向速度达到约 0.4 米/秒。然而，更强的横向流动也伴随着流阻的增加。将 Sy/Py 从 0.25 增加到 0.5 使摩擦因子增加了约 42%。该构型提供了最高的传热性能，其努塞尔数比 Sy/Py = 0.25 的情况高约 16%。进一步将 Sy/Py 增加到 0.75 并未改善传热，因为更大的低速回流区减少了加热表面附近的有效对流。热增强因子分析表明，由于流阻较低，Sy/Py = 0.25 提供了最高的整体热工水力性能。这些结果表明，连接比控制着横向流动交换、传热增强与压降之间的平衡。