【摘 要】
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强化换热是工程研究和工业领域的一个重要课题,一直是研究人员关注的热点。基于电流体动力学（Electro-Hydro-Dynamics,简称EHD）原理的电场强化换热技术是一种利用外加电场产生电场力的主动强化换热技术,其强化换热的机理归因于从发射电极到接地极的离子风现象,具有无噪音,能耗低,响应迅速等优点,因此得到了广泛关注和深入研究。本文将EHD主动强化换热技术与波状通道这种被动强化方法相结合,建
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强化换热是工程研究和工业领域的一个重要课题,一直是研究人员关注的热点。基于电流体动力学（Electro-Hydro-Dynamics,简称EHD）原理的电场强化换热技术是一种利用外加电场产生电场力的主动强化换热技术,其强化换热的机理归因于从发射电极到接地极的离子风现象,具有无噪音,能耗低,响应迅速等优点,因此得到了广泛关注和深入研究。本文将EHD主动强化换热技术与波状通道这种被动强化方法相结合,建立了 EHD强化波状通道对流换热数值模型,从电极排布位置、电极数、通道的几何结构参数、接地模式等几个方面进行了综合研究,达到了提高波状通道对流换热性能的目的。在电极排布位置的研究中,发现受几何形状的影响,不同波状通道对应的最佳电极位置有区别。电极离通道入口越近,形成的旋涡温度越低,强化系数ER越高。随着电极数增加,相邻两个电极的距离减小,容易产生屏障效应,所以应适度增大电极间距。最后得到了波状通道内有普适意义的电极排布准则。另一方面,ER先随电极数的增多而增大,在电极数n=3时达到最大值7.26,若电极数继续增加,ER反而减小,而消耗的电功率增加。在几何结构参数的优化研究中,发现随着振幅波长比增大,ER先增大后减小,并在振幅波长比为0.2时取得最大值。改变波纹形状会直接影响电场力的强度与分布,而电场力又直接影响旋涡强度,从而导致了各波状通道换热性能的差异。在本文所研究的雷诺数范围内,通道换热性能从高到低依次为:正弦波状通道>三角形波状通道>梯形波状通道。性能系数COP可用来衡量EHD散热装置的能效,在接地模式的研究中,发现随着接地极长度减小,COP值增大。与全部接地相比,连续波状通道采用1/4接地模式时COP提高了 7.85%,间断波状通道采用1/4接地模式时COP提高了15.82%。
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