水在不同接触角微柱群内的流动特征

姜桂林，张承武，管宁，邱德来，刘志刚

（1 山东省科学院能源研究所，山东 济南 250014；2 南京师范大学能源与机械工程学院，江苏 南京 210042）

引 言

微/小肋片群内散热结构在微机电系统、电子冷却系统及电力设备系统等领域得到广泛应用，以微肋片结构为主的流动及换热研究近几年来已成为传热领域热点之一[1-4]。在微纳米尺度范围内，通道内显著的表面效应和极高的面体比使过高的流动阻力成为微纳米系统应用中难以解决的瓶颈问题之一。降低内壁表面能可减小微/纳米通道内表面附近流体分子的平均密度，从而形成一个低密度层，使流体流过通道表面时的流动滑移长度明显增加[5-8]，因此可有效降低微纳米通道内的流动阻力。

迄今，国内外学者已经对微/小肋片群的流动传热和常规尺寸通道疏水性表面的流动传热做了一定的研究。Metzger 等[9]研究了肋片排列方式以及通道结构尺寸对扰流肋片换热及流动的影响。Peles 等[10]实验研究了微肋片热沉的换热与压降，发现微肋片热沉在低壁温情况下可以对高热流器件进行有效散热。刘志刚等[11]实验研究了叉排微柱群内顶部缝隙对传热效率的影响，研究显示顶部缝隙随Reynolds数（Re）增加对流动和换热的影响越来越明显。Selvarasu 等[12]对微通道针肋密度进行了研究，表明层流状态下较低的针肋密度具有更好的压降特征和换热性能，而针肋密度的增大会大幅度增加压力损失并阻碍换热能力的提高。张承武等[13]实验研究了不同截面形状微柱群内流动阻力特征，发现流量相同时圆形截面比椭圆和菱形截面流动压降大，而且随Re增加椭圆和菱形柱群内的摩擦因子（f）小于圆形微柱群。……