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</p><p><strong>專(zhuān)業(yè)的熱管模擬仿真模塊</strong></p><p>HeatPipePro是專(zhuān)用于熱管內(nèi)部流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)仿真的模塊。

趙長(zhǎng)穎教授長(zhǎng)期主要從事微納尺度熱輻射、多孔介質(zhì)傳熱、高效儲(chǔ)熱等研究領(lǐng)域的研究。

微尺度效應(yīng)：部分熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有微觀(guān)特征，如微槽、多孔介質(zhì)等，這類(lèi)微尺度效應(yīng)對(duì)傳熱有顯著影響，但建模難度較大。 數(shù)值計(jì)算挑戰(zhàn)：求解涉及非線(xiàn)性方程組的穩(wěn)定性、收斂性和計(jì)算資源需求較高，特別是在處理大規(guī)模三維模型時(shí)。專(zhuān)業(yè)的熱管模擬仿真模塊HeatPipePro是專(zhuān)用于熱管內(nèi)部流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)仿真的模塊。

常用的增大氣液接觸面積的方法可分為化學(xué)方法與物理方法：化學(xué)方法主要為添加動(dòng)力學(xué)促進(jìn)劑，例如添加表面活性劑，通過(guò)降低溶液的表面張力，從而增大體系中的傳熱傳質(zhì)速率；物理方法有攪拌、噴霧、鼓泡等動(dòng)態(tài)手段或者靜態(tài)冰粉強(qiáng)化等技術(shù)加強(qiáng)傳熱傳質(zhì)速率。

第二種方法是基于多孔介質(zhì)模型的換熱器數(shù)值模擬等效[10]，其中換熱器等效主要用于流阻等效，其效率高但傳熱性能等效仍不準(zhǔn)確，因此，主要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立換熱器一維傳熱模型。ZHOU等[11]利用多孔介質(zhì)模型模擬了換熱器的阻力特性。Du等[12]利用多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)化了具有交錯(cuò)齒的板翅式換熱器內(nèi)部流道。第三種方法是換熱器的多尺度等效，同時(shí)具有微觀(guān)翅片參數(shù)和宏觀(guān)性能參數(shù)[13]。

其他異形管除傳熱面積略有增大外，由于表面形狀的變化，流體在流動(dòng)中將會(huì)不斷改變方向和速度，促使湍流程度加強(qiáng)，邊界層厚度減薄，故能加強(qiáng)傳熱。對(duì)低肋螺紋管，在凝結(jié)換熱時(shí)還具有減薄冷凝膜的作用，對(duì)于有機(jī)工質(zhì)的冷凝（氟利昂等）用低肋螺紋管很有利。在低肋管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的微細(xì)肋管，則更有利于氟利昂等低沸點(diǎn)有機(jī)介質(zhì)的冷凝換熱，如日本的C管，我國(guó)的DAC管。

其他異形管除傳熱面積略有增大外，由于表面形狀的變化，流體在流動(dòng)中將會(huì)不斷改變方向和速度，促使湍流程度加強(qiáng)，邊界層厚度減薄，故能加強(qiáng)傳熱。對(duì)低肋螺紋管，在凝結(jié)換熱時(shí)還具有減薄冷凝膜的作用，對(duì)于有機(jī)工質(zhì)的冷凝（氟利昂等）用低肋螺紋管很有利。在低肋管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的微細(xì)肋管，則更有利于氟利昂等低沸點(diǎn)有機(jī)介質(zhì)的冷凝換熱，如日本的C管，我國(guó)的DAC管。

三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。

本文我們從微觀(guān)和宏觀(guān)層面研究了多孔介質(zhì)中的流動(dòng)，并表明了：在各自的適用領(lǐng)域，使用宏觀(guān)方法可以得到非常好的近似值。多孔微通道散熱器的優(yōu)化模型就是使用 Forchheimer 方程模擬的一個(gè)工業(yè)應(yīng)用例子。在討論了通過(guò)多孔介質(zhì)的流動(dòng)之后，接下來(lái)的文章我們將討論多孔介質(zhì)中的傳熱，敬請(qǐng)期待！