梯形硅基微通道热沉流体流动与传热特性研究

以去离子水为流动工质,对梯形截面的硅基微通道热沉进行了流体流动与传热的实验研究.通过测量流体的流量、进出口压降与温度、热沉底面加热膜温度,获得了梯形硅基微通道热沉在不同体积流量、不同加热功率条件下流体流动与传热特性参数.实验得出,梯形微通道的流体传热特性值与经验公式预测值相比存在明显的差异,梯形微通道角区对流体流动与传热有重要影响.最后,在实验基础上根据经验公式修正得出层流条件下的梯形硅基微通道的对流换热关联式.

表面活性剂添加对歧管式微通道阻力特性的影响

歧管式微通道(MMC)热沉具有热阻小、结构紧凑、冷却液流量小、流速低、沿着流动方向温度分布均匀等优点,但其小尺寸所产生的较大压降却增加了泵功的损耗.本文研究了表面活性剂添加对其阻力特性的影响,实验选用了纯度为95%的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和纯度为98%的新型绿色非离子表面活性剂烷基多糖苷(APG)作为减阻添加剂,浓度分别为100和300mg·kg-1,结果表明阻力减小率与流速和温度有关.在层流区内减阻效果不是特别明显;但是当流体进入紊流区后阻力减小率开始明显增大,尤其是进入充分发展的紊流区后减阻效果大大加强.此外,温度的提升也可增加阻力减小率,但添加SDS后减阻效果的改善却不及APG.通过对两种不同类型表面活性剂的实验比较,发现温度较高时APG比SDS具有更佳的减阻效果.

流体横掠微针肋阵列热沉的阻力特性

本文以去离子水作为冷却工质,研究了在低Re下流体横向冲刷微针肋阵列时的阻力特性,所用微针肋阵列肋高200μm,直径120μm,为转置正方形叉排结构。实验结果与可利用关联式的对比表明,现存宏观尺度上的关联式不能很好地预测流体横掠微针肋阵列热沉的阻力特性,特别是在Re大于140时,实验结果要高于关联式预测值。

高效微射流阵列冷却热沉传热特性

微射流阵列冷却热沉是利用射流冲击在驻点区能产生很薄的边界层来提高换热效率,本次研究设计的热沉是5层结构的模块式铜微射流阵列冷却热沉,以去离子水为工质对传热特性进行了实验研究。结果表明,采用微射流阵列冷却不仅能通过增加驻点数目来强化换热,而且能有效地降低换热表面的温差。热沉的热阻会随着泵功的增加而降低;随着泵功的不断提高,热阻变化趋于平缓。

周期性变截面微通道热沉内流体流动与传热特性

以去离子水为冷却工质,对周期性变截面微通道热沉内流体流动与传热特性进行了实验研究.获得了流体流过周期性变截面微通道热沉内的摩擦阻力系数、Nu数、不同热流密度下的加热膜温度、热阻和泵功的关系,并与传统直通道进行比较分析,结果显示周期性变截面微通道热沉由于流体冲击肋侧壁,增加了局部阻力,导致消耗的泵功增加,但换热能力却有了显著的提高,壁面温差减小,具有非常优越的换热性能,能够满足高热流密度微电子器件冷却的需要.