超疏水表面有滑移时的层流换热分析

在考虑速度滑移的前提下，对于圆管形微通道内温度边界层充分发展的恒热流量对流传热，推导了速度和温度分布表达式，并进一步得到对流传热系数和Nusselt数计算式。此外，还针对超疏水表面不同结构参数下的滞留空气层，提出了超疏水表面的有效导热模型，推导出超疏水表面不同结构参数下的热阻。最后将传热系数与超疏水表面热阻进行耦合，得出超疏水表面有效传热系数及其与超疏水表面结构参数的关系。计算结果表明：超疏水表面上流体的滑移使得管内温度更加均匀，传热系数或Nusselt数有所增加，恒热流条件下最多可以增加1.8倍；超疏水表面热阻随肋间距和肋高的增加而增大；超疏水表面的表观传热系数随肋间距或孔宽的增加而显著降低，随肋高或孔深的增加，表观传热系数也降低，其幅度与肋间距以及肋高与肋间距之比有关；各种结构参数条件下均存在表面滞留空气层的临界厚度，在此厚度以下表面有效传热系数不低于普通表面无滑移时的数值。因此，需要综合考虑超疏水表面的结构参数，包括肋高、肋间隙等，才能使超疏水表面有利于传热。