切比雪夫方法解析多孔翅片散热器的耦合传热特性

本文探讨了多孔翅片散热器内的复杂传热过程，重点关注辐射、对流和导热之间的耦合效应。研究者马菁和孙亚松，分别来自长安大学和华北电力大学的两个重点实验室，利用切比雪夫配置点谱方法来解决这一问题。切比雪夫方法是一种数值求解技术，它能够有效地处理非线性和多体耦合的热传导问题。 在多孔翅片散热器中，关键的热物理参数包括导热系数（反映材料的导热性能）、对流换热系数（影响空气与翅片间的热交换）和表面发射率（描述物体向周围环境辐射热量的能力）。这些参数都是随温度变化的函数，这使得耦合传热问题更为复杂。研究者通过对Darcy定律建立的多孔介质传热模型进行离散化，将连续的微分方程转化为可操作的矩阵形式，便于数值求解。 作者还着重分析了这些热物性参数对散热器内部无量纲温度分布以及翅片效率的影响。无量纲温度是通过标准化处理，可以更直观地展现温度分布的特性，而翅片效率则是衡量散热器性能的重要指标，它反映了翅片在传热过程中的有效性。 对比了切比雪夫配置点谱方法与其他计算方法，如文献中提到的同伦摄动法，结果显示切比雪夫方法在处理多孔翅片散热器内的耦合传热问题时具有较高的计算精度。这意味着该方法能够提供更准确的结果，有助于优化散热器的设计和性能预测。 总结来说，这篇文章为理解多孔翅片散热器中复杂的辐射、对流和导热耦合提供了数学工具和技术支持，对于提高散热器的性能评估和设计优化具有重要的理论和实践价值。