環(huán)路熱管作為一種高效的熱管理技術(shù)，可以通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)和熱力循環(huán)過程實現(xiàn)高效的熱量傳遞。隨著設(shè)備性能的不斷提高和集成度的增加，高頻率、高功耗零部件的應(yīng)用日益廣泛，導(dǎo)致大量熱量產(chǎn)生，影響設(shè)備性能和可靠性。傳統(tǒng)散熱技術(shù)難以滿足散熱需求，而環(huán)路熱管因其基于相變散熱原理，具有傳熱能力強(qiáng)、無需外部能量輸入等優(yōu)點，在微電子和航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

本研究采用浸入邊界法（IST）劃分網(wǎng)格，homogeneous mixture模型捕捉氣液兩相界面運(yùn)動，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型描述湍流，并利用熱限制相變模型、LEE模型及壁面冷凝模型等描述流動相變效應(yīng)，分析了工質(zhì)在系統(tǒng)回路中的流動狀態(tài)、相變率及相含率變化。通過仿真模擬乙烷和丙烯工質(zhì)在蒸發(fā)器和冷凝器中的行為，采用2D軸對稱和3D模型，并基于實驗數(shù)據(jù)估算系統(tǒng)壓力、物性參數(shù)及質(zhì)量流量，分析了不同加熱功率和孔徑條件下的工質(zhì)蒸發(fā)和冷凝過程，并評估了液體夾帶現(xiàn)象及其對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

仿真結(jié)果顯示，乙烷和丙烯工質(zhì)在蒸發(fā)器和冷凝器中均能達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，且結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)一致。蒸發(fā)器內(nèi)的液體蒸發(fā)現(xiàn)象與加熱功率和孔徑密切相關(guān)；冷凝器內(nèi)冷凝速率穩(wěn)定，達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)的時間顯著短于蒸發(fā)器。通過壁溫實驗數(shù)據(jù)可以顯示，仿真計算的流場溫度與實際測量值吻合，證明仿真模型的合理性和可靠性。這一研究對優(yōu)化環(huán)路熱管系統(tǒng)的設(shè)計與運(yùn)行具有重要參考價值。

蒸發(fā)器內(nèi)各統(tǒng)計量隨時間的變化

冷凝器流場穩(wěn)態(tài)結(jié)果云圖(P=50W)

該研究成果不僅展示了積鼎豐富的熱管技術(shù)理論基礎(chǔ)，也為未來熱管模擬仿真技術(shù)的實際應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。通過本次活動更進(jìn)一步加強(qiáng)了積鼎與國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作交流，將共同推進(jìn)熱管相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展。

作為熱管技術(shù)領(lǐng)域的全國性專業(yè)學(xué)術(shù)會議，全國熱管會議自1983年首次召開以來，已發(fā)展成為推動熱管基礎(chǔ)與前沿技術(shù)發(fā)展的重要平臺，對熱管技術(shù)在信息、能源、航天、化工等多個行業(yè)的廣泛應(yīng)用起到了積極的推動作用。