微纳复合结构高效毛细吸液机制及其对沸腾换热的强化机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906191
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0603.传热传质学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The enhancement in boiling heat transfer on surfaces by micro/nano hybrid structures is the result of coupling and synergistic effects of micro/nano-meter structures. Due to the complexity of coupling, it is difficult to analyze the enhancing mechanism in boiling heat transfer quantitatively. In this project a multiscale research idea of “solve hierarchically and transfer by scale” is adopted. The capillary wickability is studied as a bridge to connect the micro/nano-meter structures and the critical heat flux (CHF). Firstly, a microscopic system of infiltration process of liquid into the nano-pillar structure is constructed at the nanometer scale, the influence rule of nano-pillar structure parameters on infiltration depth, curvature of meniscus and velocity boundary condition at the top of nano-pillars is found out by using molecular dynamics (MD) method. Secondly, combining with the simulation results at the nanometer scale, the flow field in the micro-pillar structure is solved by using finite volume method (FVM) at the micrometer scale to reveal the influence rule of micro/nano-meter structure parameters on capillary pressure and flow resistance, then a unidirectional capillary flow model is built. Finally, the wetting path in actual boiling heat transfer is found out, and the distribution pattern of liquid leading edge is obtained, then a radial capillary flow model is built. Ultimately, a CHF prediction model is developed to unravel the synergistic enhancing mechanism in boiling heat transfer by micro/nano-meter structures. This project aims to supplement and complete the theory of boiling heat transfer enhancement by micro/nano hybrid structures, and to provide theoretical guidance for developing novel enhanced surface structures.
微纳复合结构对换热表面的沸腾换热强化是微/纳米结构相互耦合、协同作用的结果,耦合方式的复杂性导致对沸腾换热强化机理的定量描述极为困难。本项目拟采用“分层求解,逐级递进”的多尺度研究思路,以毛细吸液能力为桥梁,构建微/纳米结构与临界热流密度的本质联系。首先,从纳米尺度出发构建液体浸润纳米柱状结构的微观体系,采用分子动力学方法查明结构参数对浸润深度、弯月面曲率和纳米柱顶端速度边界条件的影响规律;然后,结合纳米尺度研究结果,在微米尺度采用有限容积法求解微米柱状结构内部流场,查明微/纳米结构参数对毛细压力和流动阻力的影响规律,建立单向毛细流动模型;最后,探明实际沸腾换热中液体浸润路径,获得液体前缘分布规律,发展径向毛细流动模型,构建临界热流密度预测模型,揭示微/纳米结构协同强化沸腾换热机理。本项目研究可进一步补充和完善微纳复合结构强化沸腾换热理论,为开发新型强化表面结构提供理论指导。

结项摘要

随着集成化和高频化程度的不断提高,现代电子设备单位容积的发热量不断增加。微小空间高热通量的散热技术是信息、电子、航空航天以及国防军事技术发展的重要保障。微纳复合结构表面沸腾传热是解决微小空间高热通量散热难题的有效手段。本项目首先研究了纳米孔内部水的浸润过程,获得了相变条件下的浸润规律;然后开展了二维纳米柱状结构表面沸腾成核规律研究,得到了表面柱状结构和润湿性对气泡成核的综合影响规律,并提出了一种新型混合润湿性柱状结构表面,能够同时促进成核和传热;最后开展了三维纳米柱状结构表面沸腾成核规律研究,总结了纳米柱结构及其润湿性对气泡成核位置和固液传热效率的影响规律,揭示了三维纳米柱状结构表面的气泡形成机制。本项目对于理解纳米结构表面的沸腾成核机制和传热规律具有重要的意义,并且为在实际应用中利用纳米结构表面提高沸腾传热性能提供了重要的参考。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A study of convective heat transfer by using the hybrid MD-FVM method
基于混合MD-FVM方法的对流传热研究
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2021.117178
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Liu Yu;Liu Luguo;Zhou Wenjing;Wei Jinjia
  • 通讯作者:
    Wei Jinjia
A molecular dynamics study of surface wettability effects on heterogeneous bubble nucleation
表面润湿性对异质气泡成核影响的分子动力学研究
  • DOI:
    10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104991
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL COMMUNICATIONS IN HEAT AND MASS TRANSFER
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Li, Yang;Zhou, Wenjing;Wei, Jinjia
  • 通讯作者:
    Wei, Jinjia

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其他文献

融合CDS网络的银行间信用风险传染模型研究
  • DOI:
    10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2019.1033
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国管理科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈庭强;周文静;童毛弟;刘海飞
  • 通讯作者:
    刘海飞
460MPa高强度钢材等边箱形截面轴心受压柱局部稳定的有限元分析和设计方法研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施刚;林错错;周文静;王元清
  • 通讯作者:
    王元清
龙须菜苯丙烷类抑藻活性物质的分离纯化及其对6种赤潮微藻的抑藻活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水产学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙颖颖;周文静;郭赣林;浦寅芳;苏振霞
  • 通讯作者:
    苏振霞
三视角数字全息层析重建光纤折射率实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    韩冰;周文静;李海鹏;于瀛洁
  • 通讯作者:
    于瀛洁
环金属铱配合物在发光电化学池中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周文静;刘志谦;王志平;胡斯帆;梁爱辉
  • 通讯作者:
    梁爱辉

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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