超声流耦合空化气泡流体流动特性
  • 【摘要】

    绝大多数电子器件在工作中会产生大量的热,同时热流密度很高.为了使电子器件能够正常工作,必须对其进行高效的冷却.在众多的冷却方法中,射流冲击在换热强化方面要比传统换热方式比如强制/自然对流要优越的多.采用射流冲击驱动流动冷却热源时,风扇和泵的使用最为广泛,但是,在它们的冷却过程中存在气动损失.如果采用超声振动来驱动流动,就可在一定程度上克服这个缺点.对于超声强化换热机理的研究,主要集中在流体流动,包... 展开>>绝大多数电子器件在工作中会产生大量的热,同时热流密度很高.为了使电子器件能够正常工作,必须对其进行高效的冷却.在众多的冷却方法中,射流冲击在换热强化方面要比传统换热方式比如强制/自然对流要优越的多.采用射流冲击驱动流动冷却热源时,风扇和泵的使用最为广泛,但是,在它们的冷却过程中存在气动损失.如果采用超声振动来驱动流动,就可在一定程度上克服这个缺点.对于超声强化换热机理的研究,主要集中在流体流动,包括声流和空化,和以前的研究相比,本课题主要研究了在不同底板距离情况下超声驱动流体流动的特点.?搭建超声振动驱动水流动的实验装置.实验过程中,液体工质蒸馏水盛放在一个长方形、有机玻璃容器中,长宽高为0.2m * 0.2m * 0.25 m,其中蒸馏水深0.14m.超声振动由超声电子发生器和超声换能器联机产生,超声换能器垂直浸入水面,其探头直径为D=6.35mm,超声发射固定频率为20KHz,换能器底部和容器底部之间的距离为H,可调节,实验中使用2D、4D、6D、8D、12D、16D、18D、20D几个距离.通过粒子成像仪PIV测量了声流速度场的分布,和高速摄像机研究了空化气泡的形成及作用,最后使用Kulite?压力传感器测量了底板上的滞止压力,并且通过改变底板到探头间的距离研究了底板对声流场,空化气泡及滞止压力的影响:当底板距离远大于超声的聚焦长度时,最大声流速度值和聚焦长度基本上不被影响,从PIV云图中获取的聚焦长度和从空化气泡的高速摄像图片中获取聚焦长度基本相等;当底板距离接近于小于超声聚焦长度时,最大声流速度值和聚焦长度都会减小.并且在底板和超声探头距离相对较远时,即自由场的情况下,实验测量和理论计算得到了很好的符合. 收起<<

  • 【作者】

    魏洪 

  • 【学科专业】

    力学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    西安交通大学

  • 【导师姓名】

    卢天健

  • 【学位年度】

    2009

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    聚焦超声%声流%空化气泡%粒子成像仪%滞止压力