微尺度稀有气体条件下的热对流特性的改进热丝方法热特性研究
摘要：微米尺度下功率电子学器件的热传导对环境的热传输变得显著。当器件在稀薄气体环境中工作时，热传输的尺度与分子的平均自由程相当，难以表征。本文通过稳态热丝法进行了关于稀薄气体环境中微细线周围的热传输的实验研究。与使用瞬态热传递过程的传统热丝技术不同，此方法考虑了沿导线的热传导和导线表面到周围环境的对流效应。在不同的加热功率和气压下，表征了铂丝（直径为25微米）到空气的对流传热系数，以理解气体分子的温度和密度的影响。观察到对流传热系数从7帕斯卡时的14 Wm-2K-1变化到大气压时的629 Wm-2K-1。在自由分子流动区域，Nusselt数与逆Knudsen数呈线性关系，其斜率为0.274，用于确定等效的热耗散边界为7.03E10-4米。在过渡流动区域，等效的热耗散边界为5.02E10-4米。在恒定压力下，对流传热系数随着温度的升高而降低，这种相关性对较大的压力更为敏感。这项工作为研究稀薄气体环境下微观/纳米尺度下的传热和传热效应提供了途径，这些知识对于调节各种工业应用中的热耗散至关重要。
作者：Jianshu Gao, Yanan Yue, Danmei Xie, Yangheng Xiong
论文ID：1709.02192
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2018-05-23