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ylkitty金虫 (正式写手)
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[交流]
【求助】N-S方程适用于亚微米的空气槽的自然对流换热吗？
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我现在仿真一个亚微米空气槽中的自然对流换热问题： 槽宽度：0.2um 槽深度：1um 我采用可压缩的N-S方程进行求解。 但是不知道N-S方程在此是否适用，于是我查了很多文献，结果只找到一篇相关的文章（J. S. Kim, B. KK. Park, and J. S. Lee, "Natural convection heat transfer around microfin arrays", Experimental Heat Transfer, 21:1, 55-72, 2008）。 此文章通过实验研究了Microfin arrays的自然对流换热现象并得到了适用于microchannel（间距>30um，深度>100um）的Nusselt number关系式。显然此结构不能用来验证我的模型。并且作者称“studies about natural convection at microscales are rarely found”。 所以特来此发帖征求一下大家的意见，请大家帮忙分析，不胜感激！ [ Last edited by 大笨猪和聪明羊 on 2009-1-11 at 09:44 ] |
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harry_mu
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2楼2009-01-11 09:42:03
ylkitty
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memser(金币+3,VIP+0):感谢分析，有道理！欢迎常来这个板块分析讨论
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在那篇microfin的文章中也提到，在microchannel中，空气的浮升力减小，热传导占主要因素，个人认为此时N-S方程还是适用，只不过浮升力很小，空气槽中的速度是很小的而已。 那么在亚微米的空气槽中，只能说热传导更是占主导因素了，那么只用求解热传导方程就可以了吗？请看下面我的分析： 空气中的对流换热计算涉及到连续性方程、N-S方程、能量守恒方程以及气体状态方程。当空气槽中的浮生力很小时，流体的速度变化自然也很小（我计算出来速度的数量级在10^-8左右），在此假设下，连续性方程和N-S方程就可以忽略不计了，于是便得到能量守恒方程，即热传导方程。 根据以上分析，我得到如下结论：空气中的热传导方程是可以由连续性方程、N-S方程、能量守恒方程以及气体状态方程推导出来的，它们本质上是一样的。 不知道我的分析和结论是否正确？请大家帮忙分析，谢谢！ |
3楼2009-01-11 09:59:42
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大笨猪和聪明羊(金币+3,VIP+0):谢谢应助^_^ 3-13 11:15
大笨猪和聪明羊(金币+3,VIP+0):谢谢应助^_^ 3-13 11:15
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Navier-Stokes方程可以参照 1前苏联铁木辛柯的书或者鲍敏杭的analysis and design principls of MEMS devices. 2加州大学伯克利的Zhao Yang博士论文Optomechanical uncooled infrared imaging system关于热分析。 建议你在计算前计算下瑞利数，与自然对流的临界瑞利数相比较，若远小于自然对流的临界瑞利数，则可以忽略不计。再采用采用FLUEN或者ANSYS热模拟下。 [ Last edited by memser on 2009-1-12 at 20:24 ] |
4楼2009-01-12 19:30:17
ylkitty
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