文 献 综 述

一、课题背景

社会经济和环境的发展要求各种设备的性能、外观等更加合理化，更能满足人民日益提高的生活水平的需要，也更能使可利用能源得以合理的应用。在许多工业生产和人民的日常生活中广泛应用换热管技术进行换热以满足各种不同的需要。随着对节能的日益重视，降低冷却塔进口水的温度，减少水的大量蒸发，节约能源，已成为不可忽视的问题。由此，利用散热器降低电厂冷却塔进水的温度已经被学者们提上日程。

二、关于散热器

樊小朝^[1]根据翅片管的工作原理，建立了翅片管应用于散热器的传热模型，分析了翅片管散热器的散热能力和安装、布置、运行等方面上的优势。杨冬^[2]用稳态的恒壁温法对椭圆翅片管空冷器的传热和阻力特性进行了研究，得到空冷器空气侧的传热与阻力性能。姬文飞^[3]通过实验证实了改变散热器翅片的高度和间距对LED的内部温度的散发有不同效果。关凤艳^[4]根据理论分析和在实际工作中的实验数据及新材料的不断涌现，建立管带式散热器的传热及阻力预测模型，提出散热器芯体结构参数优化的方案。张双喜^[5]通过改变热管散热器的高度、在沸腾段增加与工质的换热面积、在加热管中安装扰流子、在热管中充填吸声材料等方法，研究上述因素对其热流量的影响，总结出该种散热器热流量的计算方法及提高热流量的途径。白中华^[6]通过数值模拟的方法对椭圆翅片管和圆形翅片管进行了模拟，得出了椭圆翅片管散热效果优于圆翅片管的结论。

三、翅片管的实验研究

鉴于翅片管技术在散热中的诸多应用，有关翅片管散热器的试验研究相当丰富：

Kien Fan Cesar Hung Sam^[7]提出一个优化的翅片管散热器应用到实际工程设计中的实例。楼新荣^[8]介绍椭圆管换热某些进展的基础上，初步对各种不同的椭圆管束进行了程序计算和试验程序。在错流情况下，椭圆管束比圆管可强化传热和减少压降。李长生^[9]在风洞实验台上对整体轧制的平片高翅片管和波纹高翅片管进行传热实验。在相同风速下,波纹高翅片管的换热效果是平片高翅片管的1.2倍左右。何法江^[10]对13个不同翅片间距、翅片高度、横向管间距、纵向管间距的螺旋翅片管束换热器在不同雷诺数条件下的传热和阻力特性进行了试验研究，得出了翅片间距、翅片高度、横向管间距、 纵向管间距及雷诺数与换热特性Nu和阻力特性Eu的准则关系式，并对此关系式进行了分析。分析结果表明：随着横向管间距和翅片间距的增大，螺旋翅片管的传热得到强化，但随着纵向管间距和翅片高度的增加，螺旋翅片管的传热有所减弱；随着横向管间距、纵向管间距和翅片间距的增大，螺旋翅片管的阻力减少，但随着翅片高度的增加，螺旋翅片管的阻力增加。何明勋^[11]通过对翅片管式换热器的设计和实验研究，得出了该换热器的性能曲线，此外还对换热器内部流场和温度场进行了三维数值模拟计算。以上文献都是采用试验研究的方法研究翅片管散热器的散热问题，但随着计算机技术的发展，数值传热学的应用，仿真加实验的研究方法的逐渐应用于相关传热分析中。

四、散热器的数值模拟

许多文献都是通过理论计算或实验总结得出的影响因素的变化规律，但它们由于手工计算或实验的局限性，侧重于某些影响因素在一定流动特性的范围内的影响，只能取几个点作近似变化曲线。而随着电脑及相关分析软件的发展，计算机可实际几乎完全相似的场景重现，并且可以得出影响因素在允许的流体特性范围内的每个点的变化，从而作出连续曲线，使误差也更小。牛永红^[12]通过对CPU芯片水冷式散热器的翅片式、翅柱式、交叉柱式三种结构的3D物理模型，进行了内部冷却水流动与传热的数值模拟计算和结果的可视化处理，得到了不同内部结构下散热器内冷却水的温度场分布，为散热器结构的优化设计提供了理论依据，并通过分析，得出翅柱式结果散热器的散热效果较好。田金颖^[13]应用仿真手法对新型平板式热管新型平板式热管散热器进行了数值模拟和实验研究。