芯片冷却用分形微管道散热器内的压降与传热

受到哺乳动物消化系统和血液循环系统中物质运输与分配网络所具有的分形特征启发 ,文中设计、加工出了一种电子芯片冷却用的硅制分形微管道网络散热器 .在给出分形微管道网络构造过程的基础上 ,探讨了分形微管道网络内部微流体的换热与压力降特性 .针对利用多路感应耦合等离子蚀刻工艺制造出的硅制分形微管道网络散热器 ,理论计算所得结论与流动与传热实验数据均证明 :当热传递面积、温差、努谢尔特数均相同的情况下 ,分形微管道网络散热器比传统的平行微管道阵列散热器具有更高的热传递效率 ;而在具有相同流速、热传递率的要求下 ,分形微管道网络散热器所需的泵送功率远低于平行微管道阵列散热器所需的泵送功率 ;分形维数越高 ,分形微管道网络散热器的热传递效率将越高 ,且所需的泵送功率将越低 .

电子芯片冷却用微管道散热器的换热性能分析

在对电子芯片内部冷却用的微管道散热器进行传热性能分析时 ,现有分析方法大都仅能在假设微管道下壁上的热载荷处于均匀分布时适用 .当微管道下壁上的热载荷处于任意分布情况时 ,利用文中设计的有限元分析法可对微管道散热器的传热性能进行分析 .在微管道下壁上的热载荷处于不同的分布情况下 ,利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的微管道表面温度分布、流体温度分布及散热器总热阻等 ;通过与现有的分析方法所得结果进行对比 :在对热载荷均匀分布状态下的微管道散热器进行传热性能分析时 ,有限元方法完全可作为CFD(CalculatedFluidDynamics)法的一种替代 ,且使用有限元方法对微管道散热器进行传热分析时的运算更为快捷 .当微管道下壁上的热载荷处于任意非均匀分布状态时 ,利用文中设计的有限元分析法仍可有效地对微管道散热器的传热性能进行分析 ;

微管道散热器换热性能的有限元分析

利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的管道表面温度分布、流体温度分布及流动阻力系数和换热系数等。与现有的分析方法对比发现 ,利用有限元方法可对热负荷任意分布工况下的微管道散热器进行传热性能分析 ,而且使用范围比现行的大型 CFD软件更广 ,也可用于分析微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响。