随着飞机上光电设备热负荷的不断增加,用低熔点金属代替有机相变材料构建潜热散热器在解决热控制问题方面具有巨大的潜力。然而,飞机在机动飞行过程中通常处于超重力状态,潜热沉的热特性可能与正常重力下的热特性不同。因此,在横向超重力(0-6 g)条件下,研究了具有铋基LMPM和拓扑优化翅片的潜热散热器的动态热特性,热通量为10-50 kW/ m2。与正十二烷相比,LMPM使加热壁温度降低了10℃以上,在指定温度(50,60和70℃)下的保温时间延长了50%以上。与引脚翅片相比,拓扑优化后的翅片最大可降低加热壁温度4℃以上。超重力对LMPM和拓扑优化翅片散热器热性能的影响与熔化阶段有关。在固体传导阶段和潜熔初期,它可以忽略不计。在潜熔的剩余阶段,加热壁温度先升高后降低,但始终高于正常重力下的温度。在液体对流阶段,加热壁温度随重力增大而单调降低。在不同重力作用下,加热壁温度的最大差异出现在2 ~ 0 g之间。它是5.2◦C和它的百分比是7.6%为50千瓦/平方米。此外,热通量对热性能的影响与超重力无关。
在横向超重力(0-6 g)条件下,以热流为10-50 kW/m2,对带TP翅片和LMPM的散热器热特性进行了实验研究。揭示了PCM类型、翅片结构、超重力和热流密度对熔炼特性的影响。主要结论如下:(1)用LMPM代替正十二烷可使加热壁温度下降10℃以上,在规定温度下保温时间延长50%以上。
(2)在几乎所有热流密度和超重力条件下,采用拓扑优化翅片代替引脚翅片可以实现较低的散热器加热壁温度,最大温度下降超过4℃。
(3)对于TOFHS,超重力对熔化特性的影响与熔化阶段密切相关。在固体传导阶段和初始潜伏熔融阶段,超重力影响不大。在中后期潜融阶段,加热壁超重力下的温度先上升后下降,但总是高于正常重力下的温度。不同重力下加热壁温度的最大差异出现在2g ~ 0g之间。10、30和50 kW/m2的温度分别为2.7、4.4和5.2℃,对应的百分比分别为5.2%、7.2%和7.6%。
在液体对流阶段,加热壁温度随着超重力的升高而下降。这与以往正十二烷的实验结果并不完全一致,主要的差异出现在潜热融化阶段。这可能与PCM的物理性质、浮力、粘性力和惯性力之间的相互作用、液位倾斜等有关。
(4)对于TOFHS,热流密度越大,加热壁温度及其梯度越大。这个点不受超重力的影响。
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