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重力影响下的微柱超薄平板热管传热能力的理论与优化研究

超薄平板热管；微柱；传热能力；优化设计

       超薄平板热管作为一种应对高耗能、集成化及微型化电子设备散热挑战的高效热管理方法，正受到广泛研究。然而，其有限的厚度不仅提高了流体流动阻力且显著减低了传热能力，从而给毛细结构的优化设计带来挑战。为了克服该问题，重力辅助作为一种提高传热能力的手段常被采用。本文基于流体流动模型，系统分析了蒸汽腔与毛细结构分布如何共同影响重力辅助超薄平板热管的最大传热能力并实现毛细结构优化设计。选用微柱阵列作为典型的毛细结构，深入探讨了毛细压力与流体流动阻力之间的复杂耦合关系；通过引入结构摩擦系数（S_v和S_l）和流体摩擦系数（F_v和F_l）两类关键参数，得以量化评估并计算出最大传热能力及相应的最优毛细结构分布。研究发现，在孔隙率（ε）恒定的情况下，随着蒸汽腔厚度（H）和毛细结构高度（h）的增加，毛细结构最优无量纲高度（h*）呈现出相反的变化趋势，即前者增加而后者减小；此外，无量纲间距（l*）的增大也会导致最优h*相应增大。本研究旨在为超薄平板热管传热能力的优化提供详细的设计原则。