毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1.背景意义

自然界中各种物体的尺寸，小至原子、分子和电子，大则可至宇宙，其尺寸覆盖了从纳米(109m)到光年这样的～个十分广阔的范围[1]，以往研究的最多的是人类感官所能触及到的对象。近几年来随着自然科学和工稃技术发展，微犁化的趋势越来越明显，人们的注意力逐渐从宏观物体转向那些发生在微小尺度过程中的现象及其相应的器件上。其中，尤其在微电子机械系统(MEMS)方面已经取得了巨大的成功。这类系统集电子及机械元件于一身，一般采用集成电路加工方法制成，纳米器件则进一步推进了微电子机械系统的小犁化。人们通常将MEMS及纳米技术的起源归功于诺贝尔物理学奖金获得者费恩曼，他于1959年在美国物理学年会西岸会议上宣读的一篇经典论文Theisplentyofroomatthebottom，这篇文章科学的预见到了微尺度科学中的很多重要特征。MEMS及纳米器件的影响遍及仪器、医疗、生物系统，机器人、设计、导航以及计算机应用等几乎所有现代科技领域。世界范围内的许多著名学府均将微尺度科学纳入教学和科研中，不少发达国家及地区如美国、日本、瑞典、德国等均给予了大力支持。

随着尺度的微细化,微通道内的流体流动和传热逐渐出现不同于常规尺度的现象。由于现代毫微米制造技术、高集成度微电子器件以及微加工技术和微电子机械系统等的实现,探究微通道内流体流动和传热的规律,并将其服务于工业生产已变得越来越重要。

2.国内外研究现状

20世纪60年代后期[2]，国际上著名的热物理学家开始注意到一系列工程器件中传热问题的尺寸效应，于是微尺度传热学悄然兴起，自八十年代初，国外微细尺度传热装置的研究从大规模集成电路的冷却开始提出。如德国Karlsmhe的核能研究中心在80年代末开发的1立方厘米小型换热器的换热功率可达20KW；90年代初开始了微小型化工(动力)机械系统的研究，美国能源部的太平洋西北国家实验室在美国国防前沿研究署及能源部的支持下开展了微型化工系统的研究，而后又纳入微型热系统的概念，并针对能源、空间技术、军事、运输、环保、建筑问题开发了微型换热器、蒸发器、微型热泵、微型反应器、微型吸收器等先端设备。目前美国Oregon州立大学也与PNNL合作开展了以微技术为基础的能源与化工系统的研究；波士顿大学开展了微燃烧器技术的研究；美国Utah大学还试图从分子机械的角度发展生理运动所驱动的微型化学机械系统。美国电气工程师协会(IEEE)每年召开微电子器件的热测量和热管理会议，美国机械工程师协会(ASME)也组织召开电子系统中的热现象会议。1997年1月，在美国出版了以田长霖教授为主编的微尺度热物理杂志(MicroscaleThcnnolphysicalEngineering)。从1997年迄今，针对微型反应技术已召开了6次国际会议，这些情况表明微管道/微系统中的流动和传热现象的研究正发展成为国际传热学中的研究点。

2.1国外研究状况

早期的微细尺度传热学研究主要集中在微细尺度导热问题上[3]，之后则扩展到微细尺度辐射、微细尺度对流换热和微细尺度相变传热问题的研究.20世纪60年代后期，热物理学家开始注意到工程器件中的一系列传热问题存在尺度效应，发现微尺度下导热率依赖于材料厚度。

80年代开始了用微槽换热器冷却大规模集成电路的研究工作。Tuckerman[4]最早提出了流体微槽的概念，并进行了一系列的研究。结果表明微管道中流动和传热现象与常规管道中流动和传热现象有显著的差别。

Mahalingham[5]对此又进行了空气流动的试验研究。