Рис. 3. Результаты испытаний по тем-
пературе нагревателя
t
нагр
:
——- — винтовые шипы; – – – — шипы-
иглы
Рис. 4. Результаты испытаний по
расходу воды
Q
(обозначения см.
рис. 3)
Нагреватель имитирует теплонагруженный элемент охлаждаемой
системы, поэтому его температура
t
нагр
является наиболее важным па-
раметром. Испытания показали, что по сравнению с гладкими образ-
цами, структуры в виде шипов снижают температуру нагревателя в
среднем на 30%, при этом крупные структуры в среднем на 16%
более эффективны, чем мелкие (рис. 3). Охлаждающая способность
образцов с шипами-иглами в среднем на 13% лучше, чем у образцов
с винтовыми шипами. Среди исследованных образцов наименьшую
температуру нагревателя (21,2
◦
C) показал образец с шагом
S
= 0
,
8
мм
и высотой структуры
h
= 1
,
1
мм.
Расход
Q
охлаждающей воды определяет гидравлические харак-
теристики исследуемых структур (рис. 4). Естественно, наибольший
расход воды наблюдается у гладкого образца, однако по сравнению со
структурой с шипами у него худшая охлаждающая способность. Ги-
дравлическое сопротивление образцов с шипами-иглами в 2 раза мень-
ше, чем у структур с винтовыми шипами. Лучшие результаты (расход
Q
= 15 г/с) показала та же крупная структура с шипами-иглами, что и
при испытаниях по температуре нагревателя.
Анализируя результаты испытаний, следует отметить перспектив-
ность использования штырьковых структур в виде шипов-игл, однако
оптимизация шага и высоты структуры по гидравлическим и тепло-
вым характеристикам требует дополнительных исследований.
Большое разнообразие возможных типоразмеров штырьковых
структур, получаемых ДР, требует необходимости найти способ бы-
строго и достаточно точного анализа их эффективности. CAE-анализ,
в отличие от натурных экспериментов, может значительно сократить
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 2 75
