振动表面增强自然对流换热实验研究

"振动表面自然对流强化换热的研究" 振动表面自然对流强化换热的研究领域专注于提升自然对流效率，这一现象在许多工程应用中至关重要，特别是在电子设备的散热和能源转换系统中。孟恒辉和吴宏的实验工作是在北京航空航天大学能源与动力工程学院进行的，他们使用电铃谐振器来激发加热膜的振动，并运用红外测温技术监测表面温度变化，以深入理解振动如何影响自然对流换热。 实验结果显示，振动能够显著增强自然对流换热，提升幅度高达90.7%。在相同的热流密度下，增加振动能量会提高换热性能；而在固定振动能量条件下，降低热流密度则能进一步增强换热效果。这一发现揭示了振动对自然对流换热具有积极的促进作用，为未来设计更高效的自然对流换热系统提供了新的策略。 尽管自然对流换热的研究相对较少，因为它通常不如强迫对流换热强化效果明显，但自然对流因其独特的应用场景和无须额外动力的优势，依然有着广泛的研究价值。传统的自然对流强化手段，如漩涡发生器，仅能提高换热系数约20%，远不能满足一些高要求的应用需求。然而，通过引入外部能量，如振动、电磁场或抽吸，可以显著提升换热效率，这为解决自然对流强化问题开辟了新路径。 振动强化换热有两种主要方式：一是使换热表面振动，二是使流体自身振动。两种方法都已被证明对单相流体的自然对流和强制对流换热有增强作用。振动通过增加流体间的扰动，破坏边界层，从而减少热阻，达到强化换热的目标。先前的研究，如Shine和Blankenship的工作，分别研究了平板在不同振动参数下的自然对流换热特性，均证实了振动对提高换热效率的有效性。 振动表面自然对流强化换热的研究为提高自然对流换热效率提供了新的理论基础和实验依据，这对于优化电子设备的散热设计，改进能源系统的热管理，以及开发新型高效换热器等都具有重要的指导意义。未来的研究可能会进一步探索不同振动模式、频率和幅度对换热性能的具体影响，以及如何将这些发现应用于实际工程问题中。