液态金属小流道热沉流动与传热性能研究

本文对液态金属小流道热沉的流动与传热性能进行了数值模拟研究,并建立了其近似理论分析模型。其中,流动阻力模型充分考虑了沿程流动压降和进/出口局部压力损失;热阻模型则涵盖了热沉面积延伸带来的扩展热阻,底板传导热阻,对流换热热阻以及流体热容热阻。文章重点分析了热沉进/出口尺寸以及流动结构布置方式对热沉性能的影响,并利用流动阻力理论模型探究了局部压力损失对热沉整体压力降的影响.对比分析了液态金属冷却和水冷的性能,并利用热阻模型详细分析了各热阻分项随流量的变化规律,以便于深刻认识两者各自的特点.定量对比了理论模型和数值计算模型的差别,为多参数优化设计提供了理论依据.本文构建的液态金属小流道热沉在1 kPa的驱动压差下(流量1 L/min)总热阻为0.14℃/W,适合于应对10~2 W/cm^2(热源面积1 cm^2)量级高热流密度芯片冷却.