異なる微細構造リブの積層構造がマイクロチャネル熱交換器の流動および伝熱特性に与える影響を調査するために、16種類の微細構造リブの組み合わせ形式を設計し、数値シミュレーションを用いて選択された4つの最適構造を分析した。流れ場および温度場の特徴、圧力損失、摩擦係数、基板温度、ヌッセル数および総合伝熱性能を研究し、矩形滑らかマイクロチャネルとの比較を行った。結果は、微細構造リブの積層構造導入により圧力損失と摩擦係数が著しく増加し、リブの形状が鋭利であるほど流動抵抗が大きくなることを示した。同時に、この構造は絞り効果を誘発し、リブの上下層末端で馬蹄渦と尾流渦を生成し、異なる形態の微細構造が異なる流動特性をもたらした。伝熱面では、矩形滑らかマイクロチャネルと比較して基板温度が最大12.87K低下し、相対ヌッセル数が最大57.4%向上した。総合性能評価により、Type1マイクロチャネルは優れた伝熱能力により圧力損失を効果的にバランスさせ、最適な流動および伝熱性能を実現できることが示された。

マイクロチャネル; 微細構造; リブ積層; 伝熱強化; 流動