导　　师： 刘旺玉

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 自然设计与进化机制常为工程设计带来灵感和意外的惊喜。耐热型网状脉植物常年生长在高温的恶劣环境中,依靠其自身几近完美的自适应热结构,通过叶片的蒸腾作用进行散热,以抵御高温对其正常生理活动的影响,其散热机制对要求高效散热的新型仿生均热板的结构设计具有非常大的借鉴意义。本文通过研究耐热型网状脉植物叶片在不同尺度(宏观、细观/介观、微观)下的结构及功能,对其形态和结构等进行不同尺度的仿生设计,改良了仿植物叶脉分形均热板的结构,进一步提高了其流动与传热性能,并探索了有效便捷的仿生均热板吸液芯微通道加工方法。本文的主要研究工作如下:(1)宏观尺度下植物叶脉系统水分传输及其仿生设计特征研究选取了三种常见的耐热型网状脉植物,研究了同一叶片各级叶脉中测量的流速差异和不同植物种类叶脉测量的流速差异。分别提取出所选的三种植物叶脉结构的对应参数,建立出只考虑主脉与二级脉的具有不同结构参数组合的仿生微通道模型,进行了正交模拟分析,得出了具有优越流动性能的仿生设计特征。综合考虑压降△p和最大流速vmax的情况下,最佳的各因素组合为主脉与二级脉之间的夹角φ=55°,主脉直径d1=1.7 mm,二级脉直径d2=0.9 mm,主脉与二级脉的长度比α=0.5。说明了耐热型网状脉植物的叶脉系统结构对其水分传输性能具有重要的影响,黄葛榕优化的叶脉结构可以作为具有优越流动性能的仿生设计特征。(2)细观和微观尺度下植物叶脉解剖结构传热传质特性研究在细观尺度下,测量并统计了所选的三种耐热型网状脉植物叶片各级叶脉的解剖结构特征。在微观尺度下,基于所选的三种耐热型网状脉植物叶片主脉木质部维管束的真实显微结构,建立了三个不同的带有次生壁增厚结构的模型,并通过数值模拟研究了它们�

关 键 词： 耐热型植物 散热 仿生均热板 多尺度 仿生设计

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