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这所院校又添新作:通过激光诱导荧光和粒子图像测速技术了解添加制造的针翅阵列的传热和流动特性

论论资讯 | 2024-02-21 3热度

International Journal of Heat and Mass Transfer

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Understanding heat transfer and flow characteristics of additively manufactured pin fin arrays through laser-induced fluorescence and particle image velocimetry

Nguyen N.P.; Maghsoudi E.; Roberts S.N.; Hofmann D.C.; Kwon B.

Published:2024-05-01
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125198

研究背景

近年来,随着科技的不断发展,3D打印技术在制造业中得到了广泛应用。然而,在3D打印制造的散热器中,由于热量和流体流动的复杂性,其热传递和水力性能的研究仍然是一个具有挑战性的问题。因此,研究人员需要深入了解这些问题,以便更好地设计和制造高效的散热器。

研究内容

国际热传递与传质杂志最近发表了一篇名为“通过激光诱导荧光和粒子图像测速仪理解添加制造的针状翅片阵列的热传递和流动特性”的论文。该论文研究了三种不同的添加制造翅片阵列配置在冷却通道中的热力学和流体力学性能:圆柱形、优化形和穿孔形。通过遗传算法优化翅片设计,实验评估了这些翅片配置的热传递特性和压降,其中水是工作流体,雷诺数范围从1100到5100,并且使用激光诱导荧光和粒子图像测速仪技术进行可视化。结果表明,通过遗传算法优化生成的优化翅片阵列在热传递系数方面表现出显著的提高,与传统的圆柱形翅片相比,提高了高达44%。此外,穿孔翅片阵列相比圆柱形翅片阵列表现出63%的热传递性能提高,而没有明显增加压降。激光诱导荧光和粒子图像测速技术的应用提供了有关冷却通道内的热传递和流体速度分布的见解。这些可视化方法提供了深入了解针状翅片设计中的流动模式、流动混合现象和热交换,有助于更深入地理解潜在的热传递机制。

研究意义

通过遗传算法优化生成的优化翅片阵列和穿孔翅片阵列的研究结果表明,在3D打印制造的散热器中,优化的翅片设计和穿孔翅片设计可以显著提高热传递性能,而不会增加压降。这些结果对于制造高效的散热器具有重要意义。此外,激光诱导荧光和粒子图像测速技术的应用为深入了解热传递机制提供了新的途径。这项研究的成果为3D打印制造散热器的设计和制造提供了有益的参考和指导。

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