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微纳制造中的微尺度传热现象研究微纳制造技术的飞速进步推动了众多领域，如信息技术、生物医学、能源转换等的革新，而其中的微尺度传热现象研究则成为了该领域的一个关键环节。
在微纳尺度下，传统宏观传热理论与规律不再完全适用，因此，深入探索微尺度下的传热机制对于提升微纳器件的性能、效率与可靠性至关重要。
本文将从六个方面探讨微纳制造中的微尺度传热现象研究。
一、微尺度传热的基本特征与挑战微纳尺度下的传热现象显著区别于宏观尺度，主要表现在以下几个方面：首先，界面效应对热传导的影响加剧，微小的接触面积和不平整表面导致热阻增加；其次，受限几何尺寸引起的尺度效应，如Knudsen数增大，导致传热方式从连续介质传热转变为分子传热；再者，热辐射性质的变化，因尺度缩小，表面间距离接近，导致辐射传热作用增强。
这些特征给微纳制造中的热管理和设计带来了新的挑战，需要开发新的理论模型和实验技术来准确描述和预测微尺度下的传热行为。
二、微纳结构的热导率调控微纳结构的特殊几何形状和组成材料赋予了其调控热导率的能力。
例如，通过纳米线、纳米薄膜、纳米孔隙结构的精确设计，可以实现热导率的大幅度降低或提升，这对于热绝缘材料和高效率热电转换器件的开发尤为重要。
此外，利用量子点、石墨烯等二维材料的独特热传导性质，可以实现定向热流控制，为微纳电子设备的热管理提供创新解决方案。
三、微流控系统中的传热优化微流控技术结合微纳制造工艺，在生物芯片、化学合成等领域有着广泛的应用。
在微流道中，流体流动与传热相互作用复杂，微尺度效应导致的边界层变薄、湍流提前出现等现象，对热交换效率产生显著影响。
研究微流体流动下的传热特性，优化微通道结构和操作条件，对于提高传热效率、减少能量消耗具有重要意义。
此外，利用微流控中的相变传热，如微沸腾和冷凝，可进一步增强热传输能力。
四、热辐射的微纳调控在微纳尺度下，热辐射特性受到表面粗糙度、形貌和间隔距离的影响更为明显，这为通过设计特定的表面结构调控辐射热传递提供了可能。
纳米流体强化微尺度换热的研究进展王振;武卫东;周志刚【摘要】综述了纳米流体强化微尺度换热的研究进展。
总结了近几年纳米流体应用于微尺度换热器中的实验研究。
从两方面对纳米流体强化微尺度换热的机理进行了分析：纳米颗粒本身对换热特性的强化；纳米颗粒改变换热表面特性对换热的强化。
介绍了纳米流体强化微尺度换热的数值模拟研究。
指出了当前研究中存在的问题和不足，并对今后的研究工作进行了展望。
%Research on micro-scale heat transfer enhancement of nanofluids was described. The latest re-search develoPments of the exPerimental study on nanofluids used in microscale heat exchanger were sum-marized. The mechanisms of nanofluids enhancing micro-scale heat transfer could be divided into two divi-sions,the nanoParticles themselves and nanoParticle changing the surface ProPerties of heat transfer. The numerical simulations of nanofluids enhancing micro-scale heat transfer were introduced. The Problems and deficiencies that existed in the current research were Pointed out,and the ProsPect of future work were analyzed.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P1314-1318)【关键词】纳米流体;微尺度;强化传热;研究进展【作者】王振;武卫东;周志刚【作者单位】上海理工大学制冷与低温工程研究所，上海 200093;上海理工大学制冷与低温工程研究所，上海 200093;上海理工大学制冷与低温工程研究所，上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TQ021.1;TK021.3随着科技的不断发展，热交换系统的换热负荷日益增大，同时对换热设备的尺寸要求也越来越严格。
《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着微纳科技的飞速发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究已成为科研领域的热点之一。
微管道内流体的流动和传热行为直接关系到众多工程应用领域，如微电子冷却、生物医药传输、能源存储等。
而纳米流体的引入，由于其出色的热物理性质和导热性能，显著地提升了传统流体的传热效果。
本文将详细阐述微管道中纳米流体的流动特性和传热机理，旨在为相关研究提供理论基础和实践指导。
二、微管道中纳米流体的流动特性在微尺度下，纳米流体的流动特性与宏观尺度下的流体有所不同。
首先，由于纳米粒子的存在，纳米流体具有更高的粘度，这使得流动阻力增大。
然而，在微管道中，这种增大的阻力反而有助于提高流体的层流性，减少湍流的发生。
此外，纳米粒子的布朗运动也会对流动产生影响，使得流体在微管道中的流动更加复杂。
针对上述问题，我们采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方法，对微管道中纳米流体的流动特性进行了深入探究。
研究结果表明，在一定的雷诺数范围内，纳米流体的流动表现出较好的层流性。
此外，随着纳米粒子浓度的增加，流动的阻力也会逐渐增大。
三、微管道中纳米流体的传热机理纳米流体在微管道中的传热机理主要涉及两个方面：一是纳米粒子的导热作用；二是流体与管道壁面的热交换。
由于纳米粒子具有较高的导热系数，它们在流体中能够有效地传递热量。
同时，在微尺度下，流体与管道壁面的热交换也更加迅速。
我们通过实验和数值模拟的方法，对微管道中纳米流体的传热性能进行了研究。
结果表明，在一定的流量和温度条件下，纳米流体的传热性能明显优于传统流体。
此外，我们还发现纳米粒子的浓度、粒径以及流体流动状态等因素都会对传热性能产生影响。
四、影响因素及优化策略影响微管道中纳米流体流动和传热的因素较多，主要包括纳米粒子的浓度、粒径、形状、表面电荷等。
此外，流体的流速、温度、压力等也会对流动和传热性能产生影响。
针对这些问题，我们可以采取一系列优化策略来提高纳米流体的性能。
新一代高效换热器设备的研究进展随着工业化进程的加速和节能环保的重要性日益凸显，热能利用效率成为工业生产过程中的重要考量因素。
换热器作为一种常见的热能转移设备，发挥着关键的作用。
近年来，研究人员不断致力于提高换热器的热传递效率和能源利用效率，推出了一系列新一代高效换热器设备。
本文将对这些研究进展进行探讨。
首先，微尺度换热器是当前研究的热点之一。
由于微尺度换热器具有更小的传热路径和更大的表面积，使得流体之间的传热更为充分。
例如，微通道换热器利用微小通道内的流体纳米尺度层流来提高传热性能。
研究人员通过优化微通道的形状、选择表面涂层材料以增加表面活性，以及调节流体流速和温度梯度来提高热传递效率。
此外，纳米流体作为传热工质也被广泛运用于微尺度换热器中，其独特的流变性质和热传导性能也为换热器的高效化做出了贡献。
其次，相变材料换热器在能量存储和回收方面显示出了潜力。
相变材料具有在相变温度范围内吸热或放热的特性，引入相变材料作为换热介质，可以显著增强换热器的热传递效率。
例如，蓄热式相变材料换热器可以将多余能量存储到相变材料中，在需要时释放能量，实现能量的高效利用。
此外，相变材料换热器还可以用于废热回收，在工业生产中有效地回收废热能，降低能源消耗和环境污染。
再次，换热器表面增强技术在提高换热效率方面取得了显著成果。
传统的换热器表面通常是光滑的，这导致热传递效率有限。
通过表面增强技术，可以在换热器表面引入微小的结构，如翅片、螺旋形通道等，以增加表面积和湍流运动的程度。
这种增强表面结构可以有效地提高传热和传质效率。
同时，还可以采用耐磨材料和防腐涂层等措施，增强换热器的耐久性和使用寿命。
通过这些技术手段，换热器的热传递效率可以大幅提升。
此外，计算机模拟和优化设计在新一代高效换热器设备研发中扮演了重要的角色。
借助计算机模拟软件，可以对换热器的热传递和流体运动进行精确的数值模拟和分析。
通过优化设计，可以提前预测和避免设计缺陷，优化换热器结构和工艺参数，使得换热器性能得到最大程度的改善。
有关微细尺度传热问题的研究进展余益松(常州大学石油工程学院常州213002)摘要：随着科技的进步，以及技术应用的需求，工程学在微观领域取得了长足的发展。
一方面器件的特征尺度越来越小，已经从微米量级向亚微米量级发展。
另一方面器件的集成度也不断增大。
高的集成度不仅对技术要求提出了挑战，而且可以想象，如此多的集成元件会使热流密度很大。
这样的矛盾充分体现在高密度的微电子领域。
如此多的热量如何能够快速的传递的出去，以保证机械的正常运转。
这给工程师们造成了很大的困扰。
微细尺度传热问题便是在这种背景下发展起来的。
无论是在国内还是在国外，这个问题已经成为制约微型电子机械系统发展的一大障碍。
工业、国防、航空、航海、医学、生物工程以及农业的“微型化”发展，迫切需要解决散热这一基础性的问题。
为此国内外的许多学者对这方面做了很多的研究工作，但经过三四十年的发展其所取得的成果依然很少，甚至不同的学者对这一问题持有相反的观点。
至今对这一问题仍然没有形成一个统一的认识。
本文通过简要的介绍微尺度传热问题的由来、特点、内部机理、所遇到的问题、发展前景及其所涉及主要的研究方向，使读者对这一问题有一个初步的认识和了解。
关键词：特征尺度；集成；微细尺度；散热；传递Research progress of the micro-scale heat transfer problemsYu yisong（Changzhou University of Petroleum Engineering, Changzhou, 213002, China;）Abstract：With the advancement of technology, and technology applications demand, the engineering has made considerable development in the microscopic field. On the one hand, the characteristic scale of the device is getting smaller and smaller, from microns to submicron development. The other hand, the device integration is also increasing. The high degree of integration is not only a challenge on the technical requirements, but you can imagine, so many integrated components cause the heat flux. This fully reflects the contradictions in the field of high-density microelectronic. How so much heat can be quickly passed out, in order to ensure the normal operation of the machinery? This caused a lot of distress to the engineers. A micro-scale heat transfer problem is developed in this context. Whether at home or abroad, this issue has become a major obstacle restricting the development of micro-electro-mechanical systems. Industrial, defense, aviation, marine, medical, bio-engineering, and agriculture "miniaturization" development, there is an urgent need to address the basic problem of the heat. This home and abroad many scholars in this area to do a lot of research work is still very small, but after three or four decades the development of their achievements, and even different scholars hold the opposite point of view on this issue. So far on this issue is still not formed a unified understanding. In this paper, a brief introduction to micro scale heat transfer problem the origin, characteristics, internal mechanism, the problems encountered, the prospects for the development its main research direction, so that readers have a preliminary knowledge and understanding of this issue.Keywords：Characteristic scale；Integrated；Fine-scale；Radiating；Transfer1 引言20世纪60年代著名物理学家Richard Feynman[1]提出了微型机械的设想，这开辟了工程学的一个新的领域-微电子机械系统。
《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着纳米科技的快速发展，纳米流体作为一种新型的传热介质，因其高导热性、良好的稳定性和较大的比表面积等特性，在微管道流动与传热领域得到了广泛的研究和应用。
微管道中纳米流体的流动及传热研究，不仅有助于理解纳米流体在微观尺度下的流动规律和传热机制，还能为纳米流体的实际应用提供理论依据和技术支持。
二、微管道中纳米流体的流动特性1. 流动模型微管道中纳米流体的流动受多种因素影响，包括流体本身的物理性质、管道尺寸、形状以及流动条件等。
为了准确描述纳米流体在微管道中的流动特性，研究者们建立了多种流动模型。
这些模型主要基于纳米流体的导热系数、粘度等物理性质，以及微管道的几何尺寸和形状进行描述。
2. 流动特性分析在微管道中，纳米流体的流动特性主要表现为层流和湍流两种形式。
在层流状态下，纳米颗粒在流体中呈现有序排列，有利于提高传热效率。
而在湍流状态下，纳米颗粒的随机运动增强了流体与管道壁面的热量交换。
此外，纳米流体的粘度、表面张力等物理性质也会对流动特性产生影响。
三、微管道中纳米流体的传热特性1. 传热机制微管道中纳米流体的传热机制主要包括对流换热和导热。
对流换热主要发生在流体与管道壁面之间，而导热则主要发生在纳米颗粒之间以及纳米颗粒与流体之间的热量传递。
此外，纳米流体的高导热性和较大的比表面积也有助于提高传热效率。
2. 传热特性分析纳米流体的传热特性受多种因素影响，包括纳米颗粒的种类、浓度、大小以及形状，流体的物理性质（如导热系数、粘度等），以及微管道的几何尺寸和形状等。
通过实验和数值模拟等方法，研究者们发现纳米流体的传热性能在一定范围内随着纳米颗粒浓度的增加而提高，但当浓度过高时，纳米颗粒之间的团聚现象会降低传热效率。
四、研究方法及进展1. 实验研究实验研究是微管道中纳米流体流动及传热研究的重要手段。
通过搭建实验平台，研究者们可以观察纳米流体在微管道中的流动状态，测量传热性能等相关参数。
微纳尺度材料的热力学性质研究随着科技的进步和人类对材料性质研究的深入，微纳尺度材料的热力学性质成为一个备受关注的课题。
在微观尺度下，物质的热力学性质表现出不同于宏观尺度的特殊规律。
本文将从热力学的角度探讨微纳尺度材料的性质，包括热容量、热传导和相变等方面。
首先，微纳尺度材料的热容量是研究的重要内容之一。
传统材料的热容量可以用来描述材料吸热的能力，而在微纳尺度下，材料的热容量会随着尺寸的变小而发生改变。
研究发现，微纳尺度材料的热容量受到量子效应的影响，导致其比宏观尺度下相同材料的热容量要小。
这是由于微纳尺度下，材料的离散能级密度增加，从而降低了材料吸热的能力。
其次，微纳尺度下的热传导性质也具有一些特殊的规律。
热传导是指热量在材料中的传递过程，而微纳尺度下，热传导受到几何尺寸效应和界面效应的影响。
几何尺寸效应指的是材料尺寸的变小会导致热电子的散射增加，从而减小材料的热导率。
界面效应则是指材料的界面对热传导的影响，与材料的结晶度、结构和接触等有关。
研究发现，合理设计材料的界面结构和控制尺寸可以显著改变材料的热传导性能，从而实现对微纳尺度热传导的调控。
最后，相变是微纳尺度材料研究中的另一个重要方面。
相变是指物质在温度或压力发生变化时，由一种物态转变为另一种物态的过程。
在微纳尺度下，相变行为与宏观尺度下存在巨大的差异。
例如，在宏观尺度下，材料的相变温度通常是一个固定值，而在微纳尺度下，由于表面效应和尺寸效应的存在，材料的相变温度可能会发生偏移。
此外，与宏观尺度下相同材料相比，微纳尺度下的相变速率通常会显著增加，这是由于尺寸效应导致的。
综上所述，微纳尺度材料的热力学性质研究是一个复杂且具有挑战性的课题。
研究发现，微纳尺度下的热容量、热传导和相变等性质呈现出与宏观尺度不同的特殊规律。
这些特殊性质的研究不仅可以为材料设计和应用提供新的理论基础，还具有潜在的实际应用价值。
例如，可以利用微纳尺度下的独特热导率特性，开发出高效的热管理材料，应用于电子器件中，提高器件性能。
微尺度相变传热的研究进展扬衡(20132346001，新能源应用技术)摘要：微尺度相变传热的实验和理论分析证实了微尺度结构具有高效传热的特性，并预示了该技术在电子通信、生物医药以及化工等领域为MEMS进行冷却应用上的巨大前景。
微尺度相变传热出现了不同于常规尺度的物理现象，原因可以分为两类：一类是连续介质的假定不再适用，一类是各种作用力的相对重要性发生了变化。
本文围绕微尺度相变传热的流型、不稳定性和表面性质的影响三个方面，对现有的研究成果进行了综述，并对微尺度相变传热的发展趋势做出了展望。
关键词：微尺度，相变传热，流型，不稳定性，表面性质1 引言随着微加工制造技术的迅猛发展，各种结构精细、功能完善的微型电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)被陆续开发出来，并广泛地运用于电子通信、生物医药以及化工等领域[1,2]。
在这些工程应用中，MEMS呈现出了高集成度、高功耗和微尺度的特点。
然而，快速增加的系统发热已经成为MEMS研发和应用的一项重大挑战。
以电子芯片为例，元器件的失效率随着器件温度的上升呈指数规律上升，元器件在70~80 ℃温度水平上每升高1 ℃，其可靠性降低5 %[3]。
因此，在对高热流密度的MEMS进行结构设计和功能优化时，如何解决MEMS的散热问题迫在眉睫。
目前，为了能够实现大热流密度的热量传输通常采用微尺度的相变传热技术，诸如微流道热沉、微流体传热和微热交换器等[4-6]。
按当量直径的范围，相变传热的通道可划分为大通道(≥3 mm)、细通道(200 μm~3 mm)和微通道(10 μm~200 μm)。
近年来，国内外对微尺度相变传热的实验和理论分析工作均证实了微尺度结构具有高热流密度传热的特性，微通道/微热管相变传热的等效传热系数远大于传统材料的传热系数，约为5 000~30 000 W/(m·K)[7]。
由于尺度的减小和面体比的增大，微尺度相变传热中各种表面性质(表面粗糙度、浸润性)和表面作用力(表面张力等)的作用更为突出，体积力的作用(重力等)更为削弱。
因此，流体在微通道中会产生不同于常规通道的热流体动力学作用，涉及到毛细流动、微通道内的压降、流体的加热和蒸发、单相流/多相流、沸腾和气泡、汽-液两相流的混合机制等(图1)[8]，这些作用极大地影响了微通道散热元器件的传热特性。
微尺度相变传热之所以会出现与常规尺度不同的物理现象，原因可以分为两类：一类是连续介质的假定不再适用，另一类则是各种作用力的相对重要性发生了变化[3]。
(1-a) 微尺度相变传热机制(1-b) 微通道内各种微热流体的动力学过程图1 微尺度的相变传热[8]本文围绕着微尺度相变传热的流型、不稳定性和表面性质的影响三个方面，对现有的研究成果进行了综述，并对微尺度相变传热领域的发展趋势做出了展望。
2 微尺度相变传热的流型流型表征了两相系统的流动结构，受到力学因素的制约，并极大地影响系统的传热性能。
汽-液两相系统的压降、传热系数、临界热流密度等均与流型有关。
由于体积力的作用可以被忽略，微尺度相变传热的流型更为规整独特。
Wu和Cheng[9]对梯形截面并行硅微通道(D e = 82.8 μm, 158.8 μm)中水的沸腾流动进行了可视化与压力/温度等动态参数测量的同步实验研究。
借助显微镜和高速摄影系统，他们观察到了泡状流、弹状流、混状流以及其它特殊的流型。
Wu和Cheng[10]还对梯形截面硅微通道(D e = 186 μm)中去离子水的沸腾传热进行了实验研究。
在热流(2-a) 液相流动阶段(2-b) 汽-液两相流动阶段(2-c) 汽相流动阶段图2 液相/两相/汽相间歇流[10]密度为22.6 W/cm2、质量流速为11.2 g/(cm2·s)时，由可视化测量发现了一种特殊的两相流流型：液相/两相/汽相间歇流，如图2所示。
蔚萌萌等[11]对梯形截面并行硅微通道(D e= 77.5 μm)中水蒸汽的凝结相变过程进行了可视化实验研究。
在实验中观察到了如图3所示的由环状流向塞泡状流转变的过渡流形式-喷射流。
图3 硅微通道中的凝结流型演变过程[11]Hetsroni等[12]在3种三角形微通道(D e = 103 μm, 129 μm, 161 μm)中进行了汽-水两相流的实验研究。
按流动机制，他们将汽-液两相流分为低热流密度和高热流密度两种情况。
在低热流密度情况下，并联通道的部分区域被液相占据，其它区域被汽相占据。
整个通道壁面的平均温度低于水的饱和温度，并在壁面上产生汽化核心。
尺寸在30 μm量级上的小气泡形成、增长并向微通道下游掠过。
在高热流密度情况下，所有微通道中均出现类似周期性的蒸干和液相重新进入通道的现象，亦即发生了两相回流现象。
流型研究的重要性不言而喻。
上述研究中发现的一些特殊流型的形成机理还有待进一步探明。
3 微尺度相变传热的不稳定性目前，对于微尺度相变的流动与传热不稳定性的研究比较少。
最近的研究工作表明，微尺度相变传热具有不同于常规尺度情形的特点，特别是具有周期性流动的特点。
Hetsroni等[13]在当量直径为130 μm的21个并行三角形微通道热沉上进行了Vertrel XF为工质的沸腾传热实验。
在均匀受热条件下，对微通道内的流动不稳定性进行了可视化与动态参数测量的同步研究，发现了微通道内周期性沸腾的现象。
在一整周期内，汽-液两相存在的时间约为0.05 s，单相液体存在的时间为1.5~2 s。
正是由于汽-液两相和液体间歇地流过通道，导致了压力的脉动与传热系数随时间的变化。
此外，实验结果表明温度脉动的实时特性是与压力脉动相对应的，压力脉动的最大值与微通道的压降值相差不大。
Wu和Cheng[9]在梯形截面的并行硅微通道中进行了水沸腾流动的可视化与测量的同步实验研究。
他们采用的两组并行微通道的当量直径分别为：82.8 μm和158.8 μm。
研究结果表明，沸腾产生后，汽-液两相流与单相液流交替出现，导致了温度、压力及质量流速随时间作大幅度、长周期的脉动。
单相流与压差的降低、质量流速的增加相对应，而汽-液两相流与压差的增加、质量流速的减小相对应；温度和压力的脉动同相，而压力和质量流速的脉动不同相；形成了自维持的周期性沸腾。
该实验证实了Wang等[14]提出的观点：如果压降与质量流速的脉动存在相差，那么这种大幅度、长周期的脉动可以自维持。
此外，他们还观测到在入口压力升高及质量流速降低的期间，入口温度及质量流速存在小幅度、短周期的脉动。
Wu和Cheng[10]在当量直径为186 μm的受热梯形硅微通道中进行了去离子水的沸腾传热实验，发现在高热流密度22.6 W/cm2、低质量流速11.2 g/(cm2·s)条件下存在液相/两相/汽相间歇流的不稳定流动。
他们对通道进出口水温以及壁温随时间的变化进行了测量，温度测量得出的脉动周期与可视化观察到的脉动周期相吻合。
微尺度沸腾相变的流动与传热过程中容易出现不稳定性现象。
沸腾产生于微通道后，各参数如压力、温度、流量以及流型均随时间作规律或无规律的脉动。
在上述研究的基础上，我们需要从实验和理论分析两个方面对微尺度相变的不稳定性进行深入研究。
4 微通道表面性质的影响在微尺度相变传热过程中，与特征尺寸的高次方成正比的惯性力、电磁力等的作用相对减小，而与特征尺寸的低次方成正比的黏性力、表面张力、弹性力、热应力以及静电力等的作用相对增大，这导致宏观尺度流体力学理论在微尺度下的应用受到限制。
此外，微通道内的表面性质：表面亲疏水特性[15,16]、粗糙度[16,17]等对微尺度相变的流动与传热的影响更为突出。
诸多学者也都展开了对微通道内流体流动传热的模拟[18,19]与实验[20-23]研究。
文献[15-23]的研究结果表明：当微通道内表面的浸润性相同（同为亲水或疏水）时，粗糙表面会给微通道内的流体流动带来比光滑表面更大的阻力，且流体的流动推动力越大时其影响越大；当微通道内表面粗糙度相同时，亲水表面会给微通道内的流体流动带来比疏水表面更大的阻力，且流体的流动推动力越大时其影响越显著。
相比之下，微通道内表面得浸润性对流体流动的影响比粗糙度的影响更大。
对于受热亲水性微通道，微汽泡易产生在通道中央；而对于受热疏水性微通道，微汽泡易产生在通道壁面，可能导致管壁的烧毁。
5 结论与展望微尺度相变传热是近年来微加工技术、微结构和热量管理等若干领域的前沿交叉和研究热点，有着重大的学术意义和技术应用前景，对电子通信、生物医药以及化工等领域的发展具有重要的推动作用。
微尺度相变传热的研究比较初步，还有许多难点问题尚待深入研究。
根据作者的观点，微尺度相变传热存在的难点问题可以综述如下：⑴微尺度沸腾/凝结的汽-液两相流型图的绘制，沸腾/凝结传热与阻力准则关联式的建立，以及不同条件下沸腾临界热流密度的确定。
⑵微通道中沸腾的不稳定性导致的大幅度温度和压力震荡的控制。
⑶为更好地理解微尺度相变传热的机制，微尺度沸腾/凝结相变传热的数值模拟研究有待突破。
参考文献[1] Stone H A, Stroock A D, Ajdari A. Engineering flows in small devices: Microfluidics toward alad-on-a-chip [J]. Annual Review of Fluid Mechanics, 2004, 36: 381.[2] Grayson A C R, Shawgo R S, Johnson A M, et al. A bioMEMS review: MEMS technology forPhysiologically integrated devices [J]. Proceedings of the IEEE, 2004, 92: 6.[3] 过增元. 国际传热研究前沿-微细尺度传热[J]. 力学进展, 2000, 30(1): 1-6.[4] Tuckerman D B, Peace R F W. High-performance heat sinking for VLSI [J]. IEEE Electron DeviceLetters, 1981, 2(5): 126-129.[5] Hetsroni G, Mosyak A, Pogrebnyak E, et al. Heat transfer in micro-channels: Comparison ofexperiments with theory and numerical results [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2005, (48): 5580-5601.[6] Nurudeen O. Olayiwola. Boiling in mini and micro-channels [D]. Georgia: Georgia Institute ofTechnology, 2005.[7] 陈嘉瑞, 陈宗耀, 陈孟壕, 等. 高效能板式热管之研究[J]. 国研科技, 2007, (7): 40-47.[8] Lorenzo C. Convective boiling heat transfer in a single microchannel [D]. Lausanne: ÉcolePolytechnique Fédérale de Lausanne, 2008.[9] Wu H Y, Cheng P. Visualization and measurements of periodic boiling in silicon microchannels [J].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, 46: 2604-2614.[10] Wu H Y, Cheng P. Liquid/two-phase/vapor alternating flow during boiling in microchannels athigh heat flux [J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2003, 30: 295-302. [11] 蔚萌萌, 吴慧英, 全晓军, 郑平. 硅微通道凝结相变过程中的喷射流现象与分析[J]. 工程热物理学报, 2007, 28(2): 292-294.[12] Hetsroni G, Mosyak A, Segal Z, et a1. Two-phase flow pattern in parallel micro-channels [J].International Journal of Multiphase Flow, 2003, 29: 341-360.[13] Hetsroni G, Mosyak A, Segal Z, et a1. A uniform temperature heat sink for cooling of electronicdevices [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, 45: 3275-3286.[14] Wang Q, Chen X J, Kakac S, et a1. Boiling onset oscillation: a new type of dynamic instability in aforced-convection upflow boiling system [J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 1996, 17: 418-423.[15] Rosengarten G, Cooper W J, Metcalfe G. Experimental and analytical study of the effect of contactangle on liquid convective heat transfer in microchannels [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2006, 49(21/22): 4161-4170.[16] Wu H Y, Cheng P. An experimental study of convective heat transfer in silicon microchannelswith different surface conditions [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, 43(14): 2547-2556.[17] Qu W L, Mala M G, Li D Q. Heat transfer for water flow in trapezoidal silicon microchannels [J].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2000, 43(21): 3925-3936.[18] Li Zh, Tao W Q, He Y L. A numerical study of laminar convective heat transfer in microchannelwith non-circular cross-section [J]. International Journal of Thermal Science, 2006, 45(12): 1140-1148.[19] Tiselj I, Hetsroni G, Mavko B, Mosyak A, Pogrebnyak E, Segal Z. Effect of axial conduction onthe heat transfer in micro-channels [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2004, 47(12/13): 2551-2565.[20] Lelea D, Nishio S, Takano K. The experimental research on microtube heat transfer and fluid flowof distilled water [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2004, 47(12/13): 2817-2830.[21] Celata G P, Cumo M, Marconi V, McPhail S J, Zummo G. Microtube liquid single-phase heattransfer in laminar flow [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2006, 49(19/20): 3538-3546.[22] 刘恩光, 吴慧英, 唐慧敏. 微型硅基内肋管内的流动与换热特性[J]. 化工学报, 2009, 60(8):1906-1911.[23] 唐慧敏, 吴慧英, 吴信宇. 锯齿形硅基微通道内流动与换热特性实验[J]. 航空动力学报, 2010,25(6): 1264-1270.Recent Advances Related to Microscale Phase-change Heat TransferYang Heng(20132346001, Application Technology of Green Energy)Abstract: The heat transfer experiments and theoretical analyses for microscale phase-change heat transfer have confirmed the microscale structures’ highly efficient heat transfer characteristics. It promises that this technology has a great application prospect for MEMS’s cooling in the fields of electronic communication, biomedicine, chemical engineering and other industries. Additionally, microscale phase-change heat transfer is characterized by some special phenomena at microscale differing from that in macroscale. The reasons for that can be divided into two categories: one is the invalidity of continuum assumption; the other is the variation of the relative importance of various forces. The latest advances in the three aspects of microscale phase-change heat transfer, which are flow pattern, flow instability and surface properties, are summarized. And finally, the development trend of the technology of microscale phase-change heat transfer is also predicted.Keywords: microscale, phase-change heat transfer, flow pattern, flow instability, surface properties。
