铜粉烧结形成的微多孔层修饰表面逆流连通微通道内沸腾换热特性及其参数耦合影响关系。为了研究修饰表面与逆流连通微通道组合使用条件下，对微通道内流动沸腾的流动传热特性、强化效果和机理进行分析。通过在微通道侧壁使用铜粉烧结工艺形成的微多孔层作为修饰表面的强化手段，详细研究微多孔层形貌、铜粉粒径、铜粉烧结厚度以及铜粉烧结位置对流动沸腾换热特性的影响。并对铜粉烧结表面内的毛细吸液过程进行机理性分析。

图1. 使用模具辅助烧结工艺制备微多孔铜表面过程示意图

研究结果和讨论：

相对于光滑表面的逆流连通微通道而言，铜粉烧结形成的微多孔层显著提升了流动沸腾的传热特性。主要表现为较低的沸腾起始过热度、q_CHF和HTC_-htp性能提高。

图2. 不同铜粉粒径情况下逆流连通微通道的沸腾曲线和两相换热系数

微多孔层侧壁的微通道内展现出较为均匀的液膜分布，相对于光滑的通道，微多孔层侧壁的微观结构能够提供毛细力，使得侧壁更易形成连续的薄膜。这种连续的薄液膜有助于维持通道内的环状流，促进薄液膜蒸发，有效避免了因液膜断裂或者气泡核化所引起的局部干涸现象。

图3. 微多孔层对微通道内流动传热影响的示意图

微多孔层的吸液能力(V΄)的表达式：

微多孔层的吸液能力 (V΄) 与临界热流密度 (CHF)呈良好的线性关系，然而当铜粉粒径过小或者铜粉厚度与粒径之比越大时，过低的毛细力或者过大的流动阻力所带来的劣势，都会影响实际微多孔层的吸液能力，从而造成临界热流密度CHF偏低。

以上研究成果将有效指导未来嵌入式超高热流密度蒸发器件的设计，具有重要的理论意义和潜在的工程应用价值。

论文信息：

该研究成果发表于传热学领域期刊《International Journal of Heat and Mass Transfer》上，论文第一作者为安徽理工大学碳中和科学与工程学院教师汪大海。

论文网址：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931025002467?via%3Dihub