Respuesta Dinámica de la Unidad de Intercambio de Calor de Cambio de Fase con Medios Porosos Estratificados para Equipos Electrónicos Pulsados
Autores: Zhang, Ruoji; Zhang, Jingyang; Zhang, Jingzhou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Respuesta Dinámica de la Unidad de Intercambio de Calor de Cambio de Fase con Medios Porosos Estratificados para Equipos Electrónicos Pulsados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Disipación de calor
Cabinas de vehículos hipersónicos
Unidad de Intercambio de Calor por Cambio de Fase con Medios Porosos Estratificados
Flujo de calor pulsado
Convección forzada
Respuesta térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los desafíos de la disipación de calor efectiva afectan a los dispositivos electrónicos de alta potencia transitorios en las cabinas de vehículos hipersónicos. Este estudio presenta una Unidad de Intercambio de Calor por Cambio de Fase con Medios Porosos Capas (PCHEU-LPM) que emplea flujo de calor pulsado en la parte superior y convección forzada en la parte inferior. El objetivo principal fue un estudio paramétrico comparativo que analiza la respuesta térmica de la superficie de calentamiento bajo condiciones de flujo de calor pulsado. El modelo geométrico se generó utilizando imágenes de microscopía electrónica de objetos fabricados y el modelo numérico se estableció basado en el método de entalpía-porosidad. Las simulaciones numéricas exploraron los efectos de amplitud y frecuencia en la excitación térmica pulsada, evaluando los campos de temperatura y fase. Una transformación tiempo-frecuencia integral evaluó la respuesta de temperatura. Los resultados indicaron una disminución inicial y un posterior aumento en la fluctuación de temperatura de la interfaz con el crecimiento de la amplitud del flujo de calor pulsado. La uniformidad del campo de temperatura se correlacionó con la fuerza de convección natural en regiones de dos fases y fase líquida. A frecuencias medias y bajas, el proceso de cambio de fase suprimió cada vez más las fluctuaciones de temperatura de la interfaz. La selección óptima de la excitación térmica pulsada fue crucial para minimizar las fluctuaciones de temperatura mientras se mantenía la temperatura de la interfaz dentro del rango esperado de transición de fase. En conclusión, se propone aquí un nuevo concepto de diseño, con el objetivo de mejorar la uniformidad de la temperatura de la superficie y ampliar la aplicabilidad de los dispositivos electrónicos mediante la manipulación de las tasas de porosidad.
Descripción
Los desafíos de la disipación de calor efectiva afectan a los dispositivos electrónicos de alta potencia transitorios en las cabinas de vehículos hipersónicos. Este estudio presenta una Unidad de Intercambio de Calor por Cambio de Fase con Medios Porosos Capas (PCHEU-LPM) que emplea flujo de calor pulsado en la parte superior y convección forzada en la parte inferior. El objetivo principal fue un estudio paramétrico comparativo que analiza la respuesta térmica de la superficie de calentamiento bajo condiciones de flujo de calor pulsado. El modelo geométrico se generó utilizando imágenes de microscopía electrónica de objetos fabricados y el modelo numérico se estableció basado en el método de entalpía-porosidad. Las simulaciones numéricas exploraron los efectos de amplitud y frecuencia en la excitación térmica pulsada, evaluando los campos de temperatura y fase. Una transformación tiempo-frecuencia integral evaluó la respuesta de temperatura. Los resultados indicaron una disminución inicial y un posterior aumento en la fluctuación de temperatura de la interfaz con el crecimiento de la amplitud del flujo de calor pulsado. La uniformidad del campo de temperatura se correlacionó con la fuerza de convección natural en regiones de dos fases y fase líquida. A frecuencias medias y bajas, el proceso de cambio de fase suprimió cada vez más las fluctuaciones de temperatura de la interfaz. La selección óptima de la excitación térmica pulsada fue crucial para minimizar las fluctuaciones de temperatura mientras se mantenía la temperatura de la interfaz dentro del rango esperado de transición de fase. En conclusión, se propone aquí un nuevo concepto de diseño, con el objetivo de mejorar la uniformidad de la temperatura de la superficie y ampliar la aplicabilidad de los dispositivos electrónicos mediante la manipulación de las tasas de porosidad.