槽道吸液芯熱管的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用展望高黑兵高鵬

(昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，云南昆明650093)摘要：本文在2010年陶漢中等發(fā)表的《槽道吸液芯研究進(jìn)展》基礎(chǔ)之上，針對(duì)近兩年最新研究成果，按照時(shí)間順序，而且根據(jù)槽道的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類論述，尤其重點(diǎn)介紹了Q形軸向槽道熱管的發(fā)展現(xiàn)狀，最新研究理論和成果表明：作為槽道熱管發(fā)展的新生代，當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是360?460KW/(m.°C),能達(dá)到紫銅的1000倍，其更加優(yōu)良的傳熱特性，可以應(yīng)用于梯度大、品位低、熱值分散的中低溫余熱回收，提高其回收效率和品質(zhì)，促進(jìn)節(jié)能減排，推進(jìn)國(guó)家十二五規(guī)劃的順利實(shí)施，將是新的亮點(diǎn)；關(guān)鍵詞：微槽道Q形軸向槽道中低溫余熱回收自1964年Grover明確提出了熱管概念⑴，1965年Cotters］發(fā)表了熱管的基礎(chǔ)理論 Cotter理論以來(lái)，熱管技術(shù)的研究和應(yīng)用一直受到廣泛重視。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，出現(xiàn)了平板型熱管、環(huán)路技術(shù)熱管、脈動(dòng)技術(shù)熱管等新興品類，也相繼出了鐵絲網(wǎng)、內(nèi)燒結(jié)等吸液芯等新形式結(jié)構(gòu)熱管。隨著熱管技術(shù)研究的發(fā)展與深入，其重心也已經(jīng)從理論研究轉(zhuǎn)移到應(yīng)用研究，熱管應(yīng)用研究已經(jīng)由航天轉(zhuǎn)向地面，由工業(yè)轉(zhuǎn)向民用，在太陽(yáng)能利用、筆記本電腦CPU散熱冷卻、冶金能源、建筑節(jié)能等領(lǐng)域的應(yīng)用，也將促進(jìn)新型熱管技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用［3］。目前，我國(guó)各主要工業(yè)部門余熱資源率平均達(dá)到7.3%，而余熱資源回收率僅為34.9%，尚未回收的余熱主要以低溫余熱為主，回收潛力十分巨大［4］。工業(yè)上采用的碳鋼-水熱管制成的熱管省煤器、空氣預(yù)熱器等產(chǎn)品，只能對(duì)1000°c高溫余熱進(jìn)行有效回收。對(duì)于用于中低溫余熱回收的熱管研究，尚處于發(fā)展階段。針對(duì)中低溫余熱熱儲(chǔ)量大，但因其品位低、分布分散，迫切需要一種高效傳熱換熱的裝置元件，槽道吸液芯熱管應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于微槽道形式吸液芯熱管，最早見于Kemme［5］在1966年和1969年的報(bào)告。槽道形式吸液芯熱管一經(jīng)提出，就受到廣泛的關(guān)注。當(dāng)今，微槽道熱管，因其單位幾何結(jié)構(gòu)和工質(zhì)填充下，蒸發(fā)段和冷凝段段均具有較高的換熱效率(103-105W/m2K)和較小的熱阻(0.01-0.03K/W)［6］，而占據(jù)了吸液芯式熱管研究的最前沿陣地。微槽道熱管按照槽道形狀可以分為內(nèi)三角形(triangle))矩形(rectangular)、梯形(trapezoid)和最新發(fā)展起來(lái)的“C形等。2010年，陶漢中［7］等人，針對(duì)應(yīng)用于電子元器件散熱領(lǐng)域的微槽道熱管研究進(jìn)展，已經(jīng)作出了相對(duì)比較全面的總結(jié)。本文在其基礎(chǔ)之上，不僅按照時(shí)間順序，而且根據(jù)槽道的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類論述，尤其重點(diǎn)介紹了Q形軸向微槽道熱管的發(fā)展現(xiàn)狀。槽道熱管特性槽道熱管，是在實(shí)現(xiàn)熱管多相傳熱、熱阻更小、傳熱系數(shù)更高等功能的同時(shí)，利用槽道界面張力的作用可以使液相工作介質(zhì)回流從而實(shí)現(xiàn)吸液芯的功能［5-6］。具有以下特點(diǎn)［7］：（1）對(duì)于理論研究，槽道熱管的吸液芯結(jié)構(gòu)幾何外觀上比較明晰、隨機(jī)性較小，因此更適合微流動(dòng)、微相變和微尺度傳熱過(guò)程的分析，其對(duì)于微肋、狹槽類微型能量系統(tǒng)的研究性更明確，針對(duì)性更強(qiáng)。（2）槽道熱管的毛細(xì)回流力由汽液兩相界面軸向曲率半徑差提供，作用力方向?yàn)椴鄣姥诱狗较颍移簝上嘀苯咏佑|等特點(diǎn)使槽道熱管的理論研究更具特點(diǎn)。（3）從應(yīng)用角度來(lái)看，槽道熱管的吸液芯結(jié)構(gòu)是在管內(nèi)壁加工的一些流體通道，吸液芯結(jié)構(gòu)與壁面為一整體。這一特點(diǎn)帶來(lái)了兩方面的優(yōu)勢(shì)：首先，壁面與吸液芯結(jié)構(gòu)之間的熱阻較小；其次，二次加工性能好，在彎曲、壓扁等加工過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)吸液芯結(jié)構(gòu)與壁面剝離甚至脫落現(xiàn)象，保持良好傳熱性能。（4）蒸汽與金屬接觸面積大，從而使得熱管具有較小的熱阻。蒸發(fā)段槽道內(nèi)的液體三面受熱，接觸線附近的薄液膜區(qū)相變阻力很小。在冷凝段，蒸汽在槽頂凝結(jié)后，在徑向表面張力作用下，使該部分區(qū)域的液膜厚度極小，冷凝換熱能力大大加強(qiáng)。（5）吸液芯結(jié)構(gòu)的各向異性使其在離心場(chǎng)、電磁場(chǎng)等環(huán)境下得到應(yīng)用，發(fā)揮更大的作用。研究概述2.1理論研究對(duì)于槽道熱管的理論分析，既有與其他吸液芯形式相同的分析方法，也有針對(duì)槽道開展的理論研究。目前主要集中在運(yùn)用數(shù)值模擬分析法研究。數(shù)值分析方法是指采用有限單元法、有限差分等方法數(shù)值求解動(dòng)量、質(zhì)量和能量守恒方程，得到微槽道熱管內(nèi)部的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)特性。對(duì)于熱管流動(dòng)和傳熱過(guò)程的數(shù)值模擬，目前仍處于發(fā)展階段。由于微槽道熱管內(nèi)部過(guò)程牽涉多相流、相變傳熱、毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力和多孔介質(zhì)等多個(gè)復(fù)雜領(lǐng)域，隨而出現(xiàn)了一些采用非線性導(dǎo)熱體簡(jiǎn)化模型，來(lái)進(jìn)行熱管數(shù)值模擬分析計(jì)算的軟件［8］，對(duì)于微槽道熱管的數(shù)值模擬，運(yùn)動(dòng)界面追蹤技術(shù)可能成為其重要的發(fā)展方向和研究方法［9-10］。由于涉及內(nèi)部流動(dòng)傳熱傳質(zhì)等基本過(guò)程，熱管本身的傳熱又涉及三相過(guò)程以及微尺度傳熱理論，再者各研究者對(duì)影響熱管流動(dòng)傳熱傳質(zhì)的因素不成熟甚至未知，微槽道熱管數(shù)值分析相對(duì)比較困難，周期較長(zhǎng)，可靠性較差，使其工程實(shí)踐中難以得到廣泛應(yīng)用。比如三相接觸角的大小確定對(duì)液相回流的影響較大，但各個(gè)研究者在相同情況下所采用的數(shù)值也不盡相同［11］，而目前對(duì)接觸角的研究，特別是精確可靠的試驗(yàn)研究或可視化研究仍存在有一定困難［12］。對(duì)于上述研究方法存在的問(wèn)題，還沒有一種比較行之有效的方法加以解決，只能先對(duì)熱管進(jìn)行傳熱分析，再通過(guò)試驗(yàn)去驗(yàn)證得到一定的經(jīng)驗(yàn)公式，此種方法的應(yīng)用需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作支撐，而這方面的大量可靠性實(shí)驗(yàn)研究并未全面展開。Faghri［i6］對(duì)1995年以前槽道熱管的理論研究作了比較詳細(xì)的總結(jié)，在陶漢中等，按照發(fā)表年份的順序列出了1995年以來(lái)，對(duì)于槽道吸液芯熱管理論分析的主要文獻(xiàn)，進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，詳細(xì)請(qǐng)見文獻(xiàn)《槽道熱管的研究進(jìn)展》［7］。2.2應(yīng)用基礎(chǔ)研究應(yīng)用基礎(chǔ)研究主要是指以應(yīng)用為目的的理論和實(shí)驗(yàn)研究。研究得到的結(jié)果對(duì)于理解槽道熱管的傳熱傳質(zhì)過(guò)程、相變流動(dòng)過(guò)程等復(fù)雜現(xiàn)象將會(huì)有很大有效的幫助。但由于實(shí)驗(yàn)裝置。試驗(yàn)方法和試驗(yàn)精度等因素的影響，可能導(dǎo)致一些結(jié)果出現(xiàn)矛盾，需要進(jìn)一步的理論分析和更精密的試驗(yàn)支持進(jìn)行解決。應(yīng)用基礎(chǔ)研究為某一領(lǐng)域應(yīng)用或新的結(jié)構(gòu)形式奠定基礎(chǔ)，其研究?jī)?nèi)容具有一定的針對(duì)性，同時(shí)也往往比較特殊，從理論研究角度著手比較困難，故而研究手段中試驗(yàn)的比例較大，并且與工程的聯(lián)系緊密。吳曉敏等和Zaghdoudi等，在通過(guò)對(duì)多種熱管性能比較和試驗(yàn)分析，得出槽道吸液芯熱管具有相對(duì)最大的傳熱系數(shù)和最小的熱阻，奠定了槽道吸液芯熱管具有發(fā)展應(yīng)用前景的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在陶漢中［7］等所列總結(jié)表的基礎(chǔ)之上，將2003年以來(lái)，一些主要的試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容和結(jié)論，詳細(xì)請(qǐng)見文獻(xiàn)《槽道熱管的研究進(jìn)展》［7］。2.3應(yīng)用研究微槽道熱管自從被提出以來(lái)，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子散熱和電磁場(chǎng)、離心場(chǎng)等非慣性場(chǎng)。陶漢中［7］等人，在槽道吸液芯研究進(jìn)展的文章中，重點(diǎn)對(duì)微槽道熱管在電子元器件散熱進(jìn)行了論述總結(jié)。但是目前在中低溫余熱回收領(lǐng)域，碳鋼-水絲網(wǎng)吸液芯熱管，可制成熱管省煤器和蒸汽發(fā)生器，得到有效的工業(yè)推廣和應(yīng)用以外，具有高效傳熱特性微槽道熱管僅處于實(shí)驗(yàn)研究階段。并沒有得到很好的工程實(shí)踐應(yīng)用。不同結(jié)構(gòu)微槽道研究3.1梯形早在1996年，Kobayashi等，運(yùn)用數(shù)值分析的方法，將梯形微槽道結(jié)構(gòu)傳熱傳質(zhì)區(qū)域劃分為宏觀和微觀，并運(yùn)用守恒方程和Laplace-Young方程，數(shù)值計(jì)算得出微觀區(qū)域即微槽道區(qū)傳熱能力極強(qiáng)，證實(shí)了微槽道的良好傳熱特性；2001年，Seo等，同樣采用動(dòng)量守恒方程和Laplace-Young方程，通過(guò)對(duì)剪切力、接觸角、充液量等因素的試驗(yàn)考查，得出梯形槽道內(nèi)液-氣兩相的壓力分布；2003年，Suh等通過(guò)對(duì)半月面曲率半徑、相間摩擦系數(shù)分析，建立了準(zhǔn)二維熱平衡方程，得出蒸汽壓力分布和傳熱極限功率，是對(duì)梯形槽道應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究的一大進(jìn)步；2004年，范春麗等又針對(duì)梯形槽道熱管的充液量、傾斜角度等影響因素，繼續(xù)采用動(dòng)量守恒方程和Laplace-Young方程，計(jì)算出了其傳熱熱阻并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，得出了其具有較高的傳輸功率和較好的傳熱特性；2005年，Jiao等構(gòu)建了二維守恒方程和Laplace-Young方程，以梯形槽道結(jié)構(gòu)、薄膜蒸發(fā)以及接觸角為研究對(duì)象，得出梯形槽道結(jié)構(gòu)對(duì)相變傳熱影響較為明顯；同年，Chen等通過(guò)加工方法、傳熱性能等因素，對(duì)梯形槽道熱管進(jìn)行試驗(yàn)研究，認(rèn)為壁面有一定摩擦對(duì)熱管傳熱有利；同年，Suman等運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)值分析方法，針對(duì)曲率半徑和流速，建立起一維非穩(wěn)態(tài)守恒方程，得出曲率半徑、幾何結(jié)構(gòu)對(duì)其傳熱性能影響較大。3.2矩形自從1996年，梯形微槽道出來(lái)的同時(shí)，Ochterbeck等運(yùn)用數(shù)值分析方法，建立起一維守恒方程，得出了高寬比為1.35的矩形槽道性能較優(yōu)的結(jié)果，研究學(xué)者也就同時(shí)對(duì)矩形槽道進(jìn)行了研究；1999年，Yan等運(yùn)用分析法，針對(duì)槽道內(nèi)部潤(rùn)濕速度、超臨界啟動(dòng)過(guò)程，建立起熱平衡積分方程，劃分出了矩形槽道熱管的啟動(dòng)時(shí)間和軸向溫度的分布，為以后的研究打下了基礎(chǔ)；2005年，Suman等矩形微槽道內(nèi)工質(zhì)流速和接觸角為研究對(duì)象，建立起一維非穩(wěn)態(tài)守恒方程，最終推算出經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方程，對(duì)今后微熱管的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。與此同時(shí)，蘇俊林等針對(duì)矩形槽道平板熱管，對(duì)其熱流密度和工作溫度進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究表明矩形槽道平板熱管具有很高的傳熱能力，適合電子散熱；隨后的2006年liu等，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)其傳熱性能進(jìn)行研究，并探索出納米CuO對(duì)矩形槽道熱管蒸發(fā)段傳熱具有強(qiáng)化作用；2007年，Lefevre等運(yùn)用理論試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，針對(duì)曲率半徑和傳熱極限因素，對(duì)矩形平板熱管進(jìn)行了優(yōu)化。2008年，李西兵等通過(guò)對(duì)傳熱極限的研究，開發(fā)出矩形槽道熱管傳熱極限模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；2009年,Stephane等對(duì)矩形平板熱管的軸向溫度分布進(jìn)行了深入研究，將蒸發(fā)段的相變狀況可視化；2010年，Kyu.Kyung等基于矩形平板熱管，將工質(zhì)中添加氧化鋁納米顆粒，建立槽道納米流體流動(dòng)模型，研究表明添加納米顆粒形成納米流體，可以增強(qiáng)熱管的傳熱特性，為今后微槽道熱管的發(fā)展，重新指明了新的研究方向。3.3三角形對(duì)三角形為槽道熱管的研究，出現(xiàn)在梯形和矩形槽道以后，開始于1997年。Ma等人，運(yùn)用數(shù)值分析法，針對(duì)三角形槽道的剪切力、接觸角、蒸汽流動(dòng)、工作角度和槽道結(jié)構(gòu)，建立起動(dòng)量守恒方程和Laplace-Young方程，得出了三角形槽道熱管的毛細(xì)極限，初步奠定了三角形槽道的理論基礎(chǔ)；2003年，Do等同樣運(yùn)用數(shù)值分析法，對(duì)曲線三角形槽道的曲率半徑、相間摩擦系數(shù)，建立了Shah模型并列出了熱平衡方程，得出了傳熱極限和兩相壓力分布，補(bǔ)充了三角形槽道理論；2003年，Kim等運(yùn)用數(shù)值分析方法，針對(duì)三角形槽道的剪切力、接觸角和熱管充液量，構(gòu)建了一維動(dòng)量方程，得出了其傳熱極限；2005年，Thomas等根據(jù)有限單元法和經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)槽道形式、剪切力，構(gòu)建了動(dòng)量守恒方程和Laplace-Young經(jīng)驗(yàn)方程，得出三角形槽道的毛細(xì)極限；同理在2007年，Suman等運(yùn)用同樣的數(shù)學(xué)模型和經(jīng)驗(yàn)方程，針對(duì)熱阻和傳熱極下的毛細(xì)極限，進(jìn)一步深化了三角形槽道理論；2008年，Kyu等通過(guò)數(shù)據(jù)分析和集中參數(shù)，構(gòu)建出一維守恒方程和Laplace-Young方程，研究得出提高微型熱管傳熱極限的方法。3.4螺旋形1997年，Lin等對(duì)螺旋形槽道熱管進(jìn)行了數(shù)值分析，得出了其傳熱極限和兩相壓力分布；1998年，Klasing等對(duì)直的螺旋槽道熱管在圍繞非中心線的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的沸騰極限、毛細(xì)極限和攜帶極限進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著轉(zhuǎn)速的增加，反重力下傳熱能力有所增加；1999年Klasing等建立了旋轉(zhuǎn)螺旋槽道熱管操作極限的數(shù)學(xué)模型，由于毛細(xì)極限計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算中采用螺旋槽道全長(zhǎng)的總體積力計(jì)算，沸騰和攜帶極限采用多種方法計(jì)算。計(jì)算結(jié)果得到了驗(yàn)證；2001年Castle等［90］試驗(yàn)和分析結(jié)果均表明：增加轉(zhuǎn)速對(duì)提高螺旋槽道熱管的毛細(xì)極限有明顯作用。研究的目的是從試驗(yàn)角度分析液池變化對(duì)螺旋槽道熱管傳熱性能的影響，描述熱管吸液芯結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的測(cè)量過(guò)程及工作介質(zhì)的充裝過(guò)程，另外還針對(duì)充液量的不確定性進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容包括熱管的極限傳熱能力、穩(wěn)定工作熱阻和蒸發(fā)段換熱系數(shù)。試驗(yàn)條件是徑向加速度分別為0g、2g、4g、6g、8g和10g,充液率G分別為0.5、1.0和1.5；2007年，Todd等［91］詳細(xì)研究了包括空間螺旋槽道熱管在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)熱管的傳熱性能，建立了比較完備的數(shù)值模型，從理論上和實(shí)踐上豐富和完善了旋轉(zhuǎn)熱管，特別是空間螺旋槽道旋轉(zhuǎn)熱管的理論，并且在轉(zhuǎn)軸的散熱方面給出了應(yīng)用狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2008年，方書起等針對(duì)螺旋槽道熱管的等效對(duì)流換熱系數(shù)，進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究表明與光管相比，螺旋槽道熱管換熱系數(shù)可以提高20%~30%；3.5其他結(jié)構(gòu)研究除了以上幾種常見深入研究的結(jié)構(gòu)之外，還出現(xiàn)了倒梯形（燕尾槽）、星形、菱形、絲網(wǎng)狀、蝶形輻射槽道等結(jié)構(gòu)，使微槽道熱管研究更具有全面性，也更具有創(chuàng)新代表性。2001年，Kang等［78－79］為了解決微型熱管毛細(xì)極限比較小，傳熱受到明顯限制的缺點(diǎn)，研究并提出了星形槽道和菱形槽道結(jié)構(gòu)以強(qiáng)化毛細(xì)壓頭，增加尖角和狹縫，這兩種形式的槽道熱管均加工在4英寸硅晶片上。試驗(yàn)研究了不同充液量和熱流密度下的熱性能。蒸發(fā)段的加熱片由電加熱，冷凝段為水冷，熱電偶為K型，星形熱管和菱形熱管的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)分別為277.9W/(m?K)和289.4到W/(m?K)。2002年，PonnappanRengasamy等［］描述了一種絲網(wǎng)形槽道熱管，通過(guò)試驗(yàn)與矩形槽道熱管相比較，得出熱流密度達(dá)到115W/cm2，已經(jīng)應(yīng)用于電腦CPU和激光表面元件的散熱。2003年，Chion等［78-79］研究的對(duì)象是應(yīng)用于激光二極管TO集成部件的蝶形輻射槽道小型熱管散熱器，基板為鋁質(zhì)。通過(guò)優(yōu)化，散熱器結(jié)構(gòu)完全可以滿足傳熱性能的要求。3.6槽道對(duì)比研究自從槽道的結(jié)構(gòu)形式從單一發(fā)展成多樣化的同時(shí)，各種槽道之間的對(duì)比試驗(yàn)也成為學(xué)者的主要研究?jī)?nèi)容。2001年，Thamas等運(yùn)用有限差分法，針對(duì)槽道形式、界面剪切力和接觸角，建立起動(dòng)量、質(zhì)量、守恒方程和泊松方程，對(duì)三角形、矩形、螺旋形三種微槽道熱管進(jìn)行了對(duì)比研究，模擬得出液相的回流速度。2004年，張春麗等通過(guò)對(duì)燕尾槽平板熱管的傾斜角度和充液量進(jìn)行研究，分析得出在重力輔助情況下，充液率為1.2的燕尾槽平板熱管性能由于矩形槽道熱管。隨著研究深入，通過(guò)擠壓方法生產(chǎn)的不規(guī)則型微槽道，形狀介于矩形與倒梯形之間，實(shí)驗(yàn)研究成果表明，具有更好的傳熱性能［7］［8］；4新一代槽道熱管----Q形軸向槽道熱管此種形狀槽道熱管，是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的新興微槽道結(jié)構(gòu)，國(guó)外幾乎沒有文獻(xiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)研究主要集中在東南大學(xué)、昆明理工大學(xué)。4.1理論研究Q形槽道的理論研究主要以張程賓、施明恒等緯度代表的東南大學(xué)為主。2008年，張程賓等運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)值分析方法，針對(duì)曲率半徑和流速，建立起二維守恒方程和Laplace-Young方程，計(jì)算出了Q形槽道的傳熱極限；同時(shí)，又對(duì)此類型熱管在蒸發(fā)段和冷凝段的吸液芯內(nèi)熱流通路的分析，并考慮沿軸向蒸發(fā)段和冷凝液膜的厚度分布，建立Q形軸向槽道熱管熱阻的理論預(yù)測(cè)模型，分析討論了工作溫度、熱負(fù)荷及吸液芯結(jié)構(gòu)對(duì)熱管熱阻的影響。結(jié)果表明：Q形熱管的熱阻隨工作溫度和熱負(fù)荷的增加呈線性增加但增加幅度不大。在滿足熱管結(jié)構(gòu)尺寸和熱負(fù)荷要求的前提下，選擇大毛細(xì)芯窄縫寬度和小毛細(xì)芯直徑，能有效提高熱管等溫性。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所建立的理論模型的正確性；2009年，張程賓等首次提出小生境遺傳算法，針對(duì)幾何結(jié)構(gòu)和熱阻，探索出遺傳算法在熱管性能優(yōu)化的可行性，并進(jìn)行了相關(guān)傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：Q形槽道熱管具有良好的恒溫特性和導(dǎo)熱性能，可實(shí)現(xiàn)高熱流、長(zhǎng)距離、低溫差的熱量傳輸。該形熱管的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是360?460KW/(m.°C),能達(dá)到紫銅的1000倍，總熱阻為0.0085?0.0112C/W，蒸發(fā)傳熱系數(shù)為2900?3500W/(m2.C),凝結(jié)傳熱系數(shù)為5200~8400W/(m2.C)；與此同時(shí)，陳永平等通過(guò)試驗(yàn)研究，得出Q形槽道熱管的傳熱極限，開發(fā)出適合Q形槽道計(jì)算模型；4.2應(yīng)用研究2011年，昆明理工大學(xué)的黃宇軒等，搭建了熱管實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)Q形軸向槽道鋁-丙酮熱管進(jìn)行了性能測(cè)試，研究了在不同溫度、不同傾角以及不同充液量下，Q形鋁-丙酮熱管的等溫性能，啟動(dòng)時(shí)間，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。研究表明：在同一熱源溫度條件下，工質(zhì)充裝量越多，熱管的啟動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)；在工質(zhì)充裝量相同時(shí)，熱源溫度越高，熱管的啟動(dòng)時(shí)間越短；在相同熱源溫度下，隨著熱管傾斜角度的增加，軸向溫差呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，然而，對(duì)于大充液量的熱管，其等溫性能基本不受傾斜角度的影響；工作性能良好，可以用于低溫余熱的回收利用；初步為Q形軸向槽道熱管的應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)。同年，昆明理工大學(xué)