等边三角形微通道层流换热研究：理论与数值模拟

"等边三角形微通道内层流的流动特性和换热特性的研究 (2014年)" 本文是一篇自然科学领域的论文，主要探讨了等边三角形截面微通道内层流的流动与换热特性。研究基于Navier-Stokes方程的基本理论，该方程是流体力学中描述流体运动的重要工具，用于解决连续介质的运动问题。当在等边三角形的一边向流体施加定常热流密度时，作者提供了微通道内充分发展层流的速度分布和温度分布的近似解。 在分析过程中，作者还利用了商业软件Fluent进行了数值模拟。Fluent是一款广泛应用于流体动力学和传热问题的仿真软件，可以求解复杂的流动和热传递问题。通过Fluent模拟，得到了微通道内的温度和速度的数值解，进一步计算出充分发展对流传热的摩擦因子和Nusselt数。摩擦因子是衡量流体在管道内流动时因摩擦损失的能量比例，而Nusselt数则是评估对流传热强度的一个无量纲参数。 论文中提到，数值模拟的结果与理论解析解相比较，两者吻合度很高，这验证了计算方法的准确性。对于微通道换热器的研究，尤其是在不规则截面管道如等边三角形的情况，这样的研究成果对于提高微通道换热器的性能优化设计有着重要的参考价值。 微通道换热器在电子设备冷却、航空航天、汽车工业等领域有广泛应用，由于其紧凑的结构和高效的换热能力，成为现代科技产品中不可或缺的部分。然而，由于制造工艺的挑战，对非圆形或矩形截面管道的研究相对较少。因此，这篇论文的研究成果填补了这一领域的部分空白，为未来类似几何形状的微通道设计提供了理论依据和技术支持。 此外，论文还引用了前人的研究成果，如Shah和London的工作，他们提出了等边三角形截面管道的层流速度理论解。尽管对于更复杂的截面形状，如任意三角形，目前还没有解析解，但学者们仍在尝试通过不同方法进行逼近。例如，Clairborne利用Navier-Stokes方程得到了一些特殊截面通道的理论解，而Yilmaz和Cihan则通过形状因子来推导流动阻力和换热的通用公式。尽管这些方法的精度有限，但它们为理解和解决此类问题提供了基础。 这篇论文通过理论分析和数值模拟相结合的方式，深入研究了等边三角形微通道内的流动和换热特性，为微通道换热器的设计与优化提供了有价值的理论指导。