旋流流动于微通道：图案化滑移壁面增强热传递
流体动力学
2026-03-11 v1
摘要
微型通道散热器（MCHS）因其在最小制冷剂消耗下能够有效散发大热流而广泛应用于高功率电子器件的热管理领域。虽然已探索了诸多策略——包括几何修改、表面扰动以及改进的制冷剂配方——以提升传热性能，但许多方法会增加液阻和泵功需求。近期研究表明，滑移/无滑移壁面图案可在不额外能耗输入的情况下提升流速和对流散热，而图案化结构还能诱导称为旋流运动的次级流动，这类运动有助于混合与传热。基于上述发现，本文针对旨在在直形微通道内生成旋流的滑移/无滑移图案进行研究。我们在被动混沌流动和边界条件工程的先行工作基础上，评估了该图案化配置在涉及层流微通道冷却条件下的流体动力学与热力学性能。结果表明，恰当布置的滑移/无滑移区域可无需几何扰动或增加泵功，诱导旋流，从而在固定体积流率下提升传热效率。该研究表明，边界条件图案化是一种简单且无能耗的提升微流体热交换器性能的策略。
引用
@article{arxiv.2603.09607,
title = {Swirl flow in microchannels: patterned slip walls enhance heat transport},
author = {L. G. Chej and M. F. Carusela and A. G. Monastra and J. Harting and P. Malgaretti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.09607},
year = {2026}
}