[发明专利]热管模拟方法、装置及电子设备

说明书

本公开实施例中提供了一种热管模拟方法、装置及电子设备，该热管沿轴向包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述方法包括：对所述热管的管壁、吸液芯以及蒸汽腔划分温度节点以构建传热模型；以及求解所述传热模型以获得所述热管的参数，对于管壁，在构建所述传热模型时考虑轴向及径向的热传导；对于吸液芯，在构建所述传热模型时考虑径向热传导、轴向热传导、与蒸汽腔之间的蒸发/冷凝传热以及工质回流传热；对于蒸汽腔，在构建所述传热模型时考虑与所述吸液芯中工质的蒸发/冷凝传热以及蒸汽的流动传热。通过本公开的处理方案，提高了热管稳定运行阶段的模拟精度，能对固定倾角下的热管运行进行分析，同时能够对热管是否达到传热极限进行实时判断。

技术领域

本公开涉及热管技术领域，尤其涉及一种热管模拟方法、装置及电子设备。

背景技术

热管是一种传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

典型的热管由管壳、吸液芯和蒸汽腔组成，将蒸汽腔抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴蒸汽腔内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环，热量由热管的一端传至另—端。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：⑴热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液－汽)分界面；⑵液体在蒸发段内的(液－汽)分界面上蒸发；⑶蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；⑷蒸汽在冷凝段内的汽－液分界面上凝结：⑸热量从(汽－液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：⑹在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

在热管启动过程，一般存在5个阶段：阶段1，吸液芯内工质处于冷凝固态，蒸汽腔为近似真空状态；阶段2，壁面与吸液芯导热，工质熔化且未产生蒸汽；阶段3，熔融工质到达蒸汽腔界面，产生碱金属蒸汽(蒸汽腔内出现稀薄蒸汽)；阶段4，蒸发段内的蒸汽密度足够高，出现连续流动(其余空间仍为稀薄蒸汽区)；和阶段5：工质被完全融化且蒸汽均为连续流动,进入稳定状态。

在阶段5的正常工作阶段，一般通过网络热阻模型进行模拟，其将热管导热简化为固体传热，忽略工质流动与压降，求解热阻方程。这种模型忽略工质流动对热管性能的影响，忽略蒸汽传热的时间响应过程，并且假设热管始终处于传热极限之下；但是其没有对稳定运行阶段中全部可能传热过程均进行考虑，不能考虑重力对热管运行的影响和实时判断热管是否达到传热极限，并且不能够针对热管实际运行中可能出现的非均匀加热/冷却、热管漏热、倾斜角运行等情况进行模拟。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种热管模拟方法、装置及电子设备，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种热管模拟方法，所述热管沿轴向包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述方法包括：

对所述热管的管壁、吸液芯以及蒸汽腔划分温度节点以构建传热模型；以及

求解所述传热模型以获得所述热管的参数，

其中，对于所述管壁，在构建所述传热模型时考虑轴向及径向的热传导；

其中，对于所述吸液芯，在构建所述传热模型时考虑径向热传导、轴向热传导、与蒸汽腔之间的蒸发/冷凝传热以及工质回流传热；并且

其中，对于所述蒸汽腔，在构建所述传热模型时考虑与所述吸液芯中工质的蒸发/冷凝传热以及蒸汽的流动传热。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述热管还包括保温层，并且所述方法还包括：

对所述保温层划分温度节点以构建传热模型，其中所述保温层被设置为与环境自然对流换热。