Исследование газожидкостных течений в щелевых микроканалах с нанопокрытиями применительно к высокоэффективным системам охлаждения

В последние два десятилетия, фактически происходит революционное развитие теплообменных систем с мини-, микро- и наноразмерами, и эти системы оказываются гораздо более энергоэффективными, чем макросистемы с размерами каналов 3–100 мм. Величина отводимых тепловых потоков в создающихся мини- и микротеплообменниках может достигать 1000 Вт/см2 и более. Также в последние несколько лет происходит интенсивное развитие 3D чипов, где необходимо отводить тепло непосредственно из области чипа. Наиболее перспективным решением охлаждения представляется использование микроканалов, которые подводятся внутрь чипа, непосредственно к тепловыделяющему элементу. При этом поперечные размеры микроканала связаны с размерами чипа. В связи с этим для широкого круга технических приложений важное значение имеет понимание гидродинамики в мини- и микроканалах, которые обеспечивают наиболее эффективные процессы тепло- и массопередачи. Для анализа возможности создания таких систем необходимо иметь информацию о формировании режимов газожидкостного течения в коротких широких (щелевых) микроканалах. Оптимизация работы системы охлаждения обеспечивается подбором соответствующих расходов жидкости и газа и режима течения с наибольшим коэффициентом теплоотдачи. Также важной задачей является минимизация перепада давления, т.к. он определяет мощность, затрачиваемую на прокачку хладагента. При уменьшении размеров канала, смачиваемость начинает играть существенную роль в формирование режимов течения. Однако, в литературе отсутствуют систематические данные по исследованию формирования режимов течения в щелевых микроканалах.В рамках настоящего проекта будет выполнено комплексное исследование формирования режимов течений, основных неустойчивостей, гидравлического сопротивления в щелевых микроканалах при помощи современных уникальных методик. Также будет исследовано влияние смачиваемости на указанные параметры, чтобы определить наиболее перспективные покрытия для использования в системах охлаждения. Будет сформирован научный задел для создания высокоэффективных миниатюрных систем охлаждения, где будут определены основные параметры, определяющие их эффективность.