金属泡沫热沉传热特性：非平衡模型研究

"非平衡条件下肋侧填充金属泡沫热沉的传热特性分析" 本文主要探讨了一种新型的热沉设计，即在通道肋壁侧填充金属泡沫，以增强其在非平衡条件下的传热性能。研究人员李勇铜、巩亮和徐明海采用了非热平衡模型来对这一结构进行数值模拟研究，旨在理解金属泡沫层的厚度、孔隙率以及流速等因素如何影响这种热沉的流动与换热性能，并将其与传统光通道的换热特性进行比较。 首先，研究发现金属泡沫层的厚度对热沉的换热性能有显著影响。当泡沫层增厚时，热沉的换热能力也随之提升，这是因为金属泡沫增加了流体与固体表面的接触面积，从而增强了热交换。然而，当无量纲的金属泡沫厚度超过0.5时，由于流动阻力的急剧增加，可能会抵消掉换热性能的提升。 其次，孔隙率是决定金属泡沫性能的另一个关键参数。热沉的热阻随着孔隙率的增加而增大，这是因为高孔隙率可能导致气泡间的连通性减弱，阻碍了热量的传递。当孔隙率超过0.9时，热阻显著增加，这表明存在一个最佳孔隙率范围，对于本文的计算模型，这个范围在0.8到0.9之间，能有效平衡换热性能和流动阻力。 此外，流速的变化也会影响热沉的性能。提高流速可以增强对流换热，但过高的流速可能会导致流体动力学阻力过大，影响整体效率。因此，流速的选择需要在强化换热与减少流动阻力之间找到平衡。 关键词涵盖了金属泡沫热沉、局部非热平衡模型以及数值研究方法，这些都揭示了研究的核心内容。文章的中图分类号为TK124，表明这属于热工学领域的研究，特别是与热交换器设计和优化相关的技术。 这项工作为优化金属泡沫填充热沉提供了理论基础和实用指导，对于提高电子设备的散热效率，特别是在非平衡条件下的应用，具有重要的工程价值。通过精确控制金属泡沫的物理特性，可以实现更高效、更节能的热管理方案。