四川
研究背景
近年来，对能源需求的增长驱使了对高热性能热系统的研究。具有良好热传输性能的微通道散热器（MCHSs）在工业上十分流行。研究人员研究MCHSs的关键是如何提高它的有效传热性能。不同的研究都侧重于使用纳米流体作为冷却剂，并得出它们可以显著提高传热速率。尽管对MCHSs中纳米流体的热特性进行了大量研究，但仍存在许多不一致和问题。对此，台湾成功大学的何清政教授团队对纳米流体流经单层MCHS的热性能进行了全面的实验研究。比较了纯水和纳米流体流经MCHS的散热性能。获取了纯水和纳米流体流动的不同结果，包括研究了由入口温度、热阻和均匀性指数定义的无因次壁温、压降、平均对流换热系数。
相关研究成果以题为“On the assessment of the thermal performance of microchannel heat sink with nanofluid”发表在国际传热学领域顶级期刊《International Journal of Heat and Mass Transfer》（IF=5.584）上。
研究内容
本篇文章研究了纯水和纳米流体作为工作流体流经单层MCHS的冷却特性。比较两种工作流体通过MCHS的传热性能，获得不同的重要参数，以评估纳米流体的能力。实验结论如下：
1、通过单层MCHS使用纳米流体可以抑制壁温。随着纳米颗粒数量的增加，壁温受到的抑制加强。MCHS壁附近颗粒的布朗运动和迁移降低了热边界层厚度，这导致传热速率增加。
2、当使用φnp =0.5%的纳米流体时，与纯水相比，最大压降增加了5.53%。通过使用φnp=1.0%的纳米流体，与纯水相比，最大压降增加了9.43%。
3、通过将纳米颗粒的体积浓度从0.5%增加到1%，提高了了itd, sl。随着纳米颗粒浓度的增加，流体的热导率增加，提高了传热速率。
4、Re数越高，平均壁温热阻越小。
5、采用纳米流体获得的热阻最大抑制值为12.61%。
6、本研究中研究的所有情况下，受热面的均匀性指数均不远大于1。这表明加热表面没有大的热点。
7、加热表面的均匀性指数随着Re数的增加而提高。传热效果和温度梯度随着Re数的增加而增加，这导致加热表面均匀性指数的提高。
研究数据
图1. （a）单层微通道散热器的物理模型；（b） 单层微通道散热器的侧视图和横截面图。
表1. 单层微通道散热器的尺寸。
图2.单层微通道散热器的分解图。
表2. 氧化铝纳米颗粒的物理性质
图 3.在不同体积流速下，纯水通过单层微通道散热器底部的无量纲温度分布图。
表3. 不确定度分析结果
图4.在不同雷诺数下通过单层微通道散热器的纯水和纳米流体流的无量纲温度分布。
图5.通过单层微通道散热器的纯水和纳米流体的压降与雷诺数之间的关系。
图6.通过单层微通道散热器的纯水和纳米流体流的入口温度与雷诺数定义的平均对流传热系数的变化。
图7.通过单层微通道散热器的纯水和纳米流体流的平均壁温热阻与雷诺数之间的关系。
图8.纯水和纳米流体流经单层微通道散热器时，受热面均匀性指数随雷诺数的变化。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931022010419
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