带三角形槽和弧形肋微通道散热器的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究了具有周期性排列的三角形槽和弧形肋的新型微通道散热器(MC-ATC)在雷诺数为147-736范围内的流动传热特性。通过与矩形微通道散热器(MC-RC)对比,分析了三角形槽和弧形肋对速度分布和温度分布的影响,并定义了综合性能因子来评价微通道散热器的性能。研究结果表明,三角形槽和弧形肋对改善流体流动和强化传热有重要影响。相比于MC-RC,MC-ATC整体温度显著降低,温度分布更加均匀;通道侧壁附近低流速区明显减小,整体流速显著提高。当雷诺数在736时,MC-ATC的综合性能因子达到1.75。

微通道散热器新型结构设计及流动与散热分析

为了提高微通道散热器的散热性能,采用Fluent对散热器内部流场流动和换热特性进行了数值仿真分析。同时通过调整通道和翅片截面的宽度,添加肋柱与孔洞,设计了一种新型微通道散热器结构。结果表明:在不同入口体积流量(0.25—1.5 L/min)下,新型微通道散热器结构的各通道内质量流量的极差为初始结构的1/8,流体不均匀分配因子为初始结构的9%—56%,基底最大温度降低6.4—8.8℃,基底平均温度降低7.1—10.1℃,高换热量区内换热量的极差为初始结构的17%—24%,平均Nu数是初始结构的2.1—2.4倍。Rth值较初始结构减少了7%—26%。说明该设计结构下的内部流场分配均匀且换热型性能优越。

车用双层微通道散热器热性能的优化研究

随着纯电动汽车芯片性能的快速提高,散热不足已成为电子技术发展的瓶颈。当热流密度超过100 W/cm 2,传统空气冷却技术就无法满足散热需求。双层微通道散热器因为具有较大的传热面积与体积比,被认为是改善散热性能的最佳方法之一。论文针对纯电动汽车芯片散热技术问题,采用响应曲面法对双层微通道散热器开展了优化研究。结果表明,优化后有更好的整体散热性能,与原始尺寸的两种双层微通道散热器相比,热阻分别降低4.23%、9.42%。

变截面微通道散热器流动和传热特性

为了解决电子芯片散热问题,通过数值模拟的方法,研究了去离子水流经微通道散热器时的流动和传热特性.微通道散热器由无氧铜层叠焊接而成,散热器内微通道当量直径为0.23 mm,去离子水流经散热器时平均雷诺数为252~1 060,加热面热流密度为2×106W/m2.结果表明：不同雷诺数时,三角凹穴周期性变截面微通道散热器的传热性能明显优于矩形等截面直通道散热器;前者加热面平均温度和最高温度均比后者低2~3℃,且两者压降相差不大;随着去离子水流量的增加,散热器加热面平均温度降低,但当流量增加到一定程度后,加热面温度变化不明显,说明不能单靠增大泵功来强化传热.

基于一种微通道散热器的散热实验研究

微通道散热是近年来发展起来的一种新型散热措施。讨论了一种蜂窝状微通道散热器,并设计了基于该微通道散热器的散热系统。系统实验表明,当17 cm2的微通道散热器在系统内流体流量为13.3 ml/s时,可带走发热源约233.63 W热能,同时微通道散热器工质温度能维持在52℃左右。实验还发现,要充分发挥微通道散热器的优势,散热系统中与环境交换热量的小型换热器的散热能力也非常重要。

新型微通道散热器设计仿真

在传统的硅基微通道散热器原理基础上,通过采用高热导率的散热板,以及特殊的变截面微通道阵列,实现微型散热器工作流体的整体稳定流动和短程均匀散热工作模式.采用ANSYS通用有限元分析软件,给出了典型换热单元在参考流速1m/s,温度283K初始状态下的流速场和温度场,散热器可输运5×107W/m2的热通量,总热阻低至0.0106℃/W.仿真结果初步验证了设计构想的合理性,散热器有望拥有良好工作特性.

微通道散热器新型通道设计及性能分析

微电子设备的发热问题严重影响着其可靠性,散热器的热设计已成为微电子设备结构设计中不可忽略的一个重要环节。微通道散热是近年来发展起来的一种新型散热措施。设计了多种新型的微通道散热器结构,并利用数值方法研究了新型微通道结构散热性能及微通道内流体的流场分布情况。研究结果表明,新型微通道散热器增大了换热比表面积,具有较好的散热效率。菱形肋微通道(导流角度120°)的散热效率改善的尤为明显。各新型微通道靠近壁面的死区较少,流体与通道的接触面积也更多,因而换热效果较好。尤其是菱形肋微通道(导流角度30°)内的流场分布更为均匀。

大功率光导开关硅微通道散热器设计与测试

因焦耳加热导致光导开关芯片温度升高并形成局部热点,影响了光导开关功率容量、重复频率和寿命的提高,因此需对光导开关进行主动冷却。设计了一种矩形微槽硅微通道散热器,其由散热器本体和盖板两部分组成,散热器本体上设有分流槽、矩形微槽阵列、汇流槽,盖板通过半导体刻蚀工艺形成通孔,两部分通过硅-硅键合工艺连接以形成闭合通道。以水为工质,实验测试了不同冷却工质流量、进口温度时微通道散热器的换热性能、温度均匀性和流体阻力,证明该微通道散热器在适中的冷却工质流量下具有较高的换热性能、较低的流体阻力和较好的温度均匀性,满足重复频率大功率光导开关的散热冷却需求。

微通道散热器长直微通道的新加工工艺研究

微通道散热器的加工是微通道散热器的核心问题之一,越来越受到广泛的关注.目前,研究人员在加工长度1000～5000 um、宽度5～500 um范围内,可以达到加工的要求,而长度大于此范围的加工工艺实现比较困难.针对此问题,本文采用数控电火花线切割方法,通过研究线电极补偿、脉宽、脉冲间隔等主要加工参数对微通道成型尺寸的影响,通过实验对比分析确定合理的加工参数以及稳定的加工条件.结果表明,加工长度为94 000 um的微通道,在线电极参数为0.77 um,脉冲宽度为28 us,间隔为9 us的前提下,所得到的微通道的宽度在250～280 um范围内.

石墨烯微通道散热器的传热特性

为了改善传统微通道散热器的传热特性,提出了一种新型的微通道散热器,相较于传统直通道散热器,不仅增加了横向通道,而且在传热板的下表面覆加了具有超高热导率的石墨烯层,利用数值分析的方法研究添加了横向通道和石墨烯层后的微通道散热器和传统直通道散热器的传热特性。结果表明:横向通道的加入降低了微通道散热器受热面最高温度、最低温度和温差,并且随着热通量的增加,降低幅度增大。石墨烯层的加入使温差大幅度降低,进一步改善了散热效果。

集成T形分液器的微通道散热器设计与实验

微通道散热器具有热阻低、效率高、可与芯片集成加工等诸多优良特性,在电子设备散热领域具有非常广阔的应用前景,但传统微通道散热器存在通道内部流量不均匀、温度均匀性差的缺点。针对这些问题,文中设计了一种具有倒T形冷却液分配器的新型结构微通道散热器,以解决传统微通道散热器温度均匀性问题。仿真结果表明,在相同条件下,新型微通道散热器的最高温度比传统微通道散热器的最高温度降低了7:4223℃,温度均匀性提高了6:35157℃,进出口压降小了33 kPa。文中根据仿真结果研制了实验样件和实验系统。实验结果表明,该新型微通道具有好的温度一致性,在总发热功率为1440 W时,温度均方差小于2℃,并且仿真结果和实验测量结果的最大误差和平均误差分别为6.8%和1.37%。

一种铝基微通道散热器成形及钎焊工艺研究

随着电子设备功率及热流密度的增大,微通道散热器日益成为最好的电子器件冷却技术之一。文中针对0.15 mm铝基微通道散热器散热齿间距小、易堵塞、易泄漏的制造难点,提出了合理的成形及钎焊工艺方法。流阻试验结果表明,制造出的微通道散热器满足设计要求。

树状微通道散热器强化换热的数值模拟

树状仿生结构是自然进化演变出的消耗能量较小的结构,具有较高传热传质能力。基于以上背景,设计了一种树状微通道散热器(TMCHS)。采用有限体积法对微通道内的流动和传热进行了数值模拟,研究了微通道的结构对其换热性能的影响,发现TMCHS(W_(1)=0.8,H=0.9)具有最低的阻力损失,最高的平均努塞尔数(N_(uave)),最均匀的温度分布。而在侧壁加入空腔的TMCHS表现出更高的压降、更高的N_(uave)和更均匀的温度分布。在侧壁加入半圆空腔的微通道散热器(TMCHS-C)的整体性能系数(η)最高,换热性能最强。

分级歧管微通道阵列散热器流动与散热特性研究

针对航天器通信、激光、雷达等高功率载荷关键部件面临的高热流密度散热难题,开展分级歧管微通道阵列散热器研究。通过歧管结构引入射流效应并缩短散热通道长度,在保证高效散热的同时降低流动阻力。在10 mm×10 mm的硅芯片上使用微机电系统(MEMS)工艺加工3×3阵列的微通道散热器,散热器中微通道宽度为40μm,深度分别为40μm,150μm,300μm。搭建试验装置并研究散热器的流动与散热特性,通过改变入口流率、通道深度及工质种类获得不同参数对歧管微通道散热器内单相流动和散热性能(即压降、温度分布及换热系数)的影响,并在压降小于40 kPa的条件下实现了超过平均450 W/m^2的散热能力。文章的研究成果可用于航天器高功率载荷的高效散热。

基于微通道散热的大功率LED阵列的热阻研究

采用微通道致冷技术,设计了大功率LED阵列的外部热沉。针对直鳍片微通道结构的散热器,理论分析了影响其热阻的因素,推导了热阻表达式,并对微通道散热器的结构参数进行了优化,指出当通道宽度取某一数值时,散热器的热阻可达到最小。利用MATLAB软件,对LED的热阻与微通道散热器的结构参数和冷却液的压力关系进行了仿真,给出了直观的关系曲线。

大功率LED阵列的热沉结构设计和参数优化

大功率LED是一种新型的照明光源,散热问题是研制大功率LED的关键技术之一.采用微通道制冷技术,设计了大功率LED阵列的外部热沉.提出采用交错结构的微通道,可以增加热交换系数,减小通道中流体压力的下降,从而提高散热性,同时可以减少直通道结构在制作和安装过程中造成微通道断裂的可能性.针对交错结构的微通道,理论分析了影响其热阻的因素,推导了热阻表达式,并对微通道散热器的结构参数进行了优化,当通道宽度取到某一数值时,散热器的热阻可达到最小.

PCHE微小通道内流阻特性实验研究

将沸腾换热特性与微尺度效应相结合的微通道散热器作为一种高热流密度散热装置已被广泛应用于电子集成电路、核反应堆、生物医学及航空航天等领域[1-2]。印刷电路板式换热器(PCHE)作为一种新型微通道换热器,凭借其耐高温高压、结构紧凑、高效等特点近年来引起国内外学者的广泛关注[3]。由于微通道内的流动沸腾常引起较大压降和流量振荡,进而导致泵的功耗突增,系统稳定性变差[4⁃5],因此对微通道流阻特性的研究十分重要。

一种VDW-420型真空扩散焊炉的设计介绍

本文主要论述了一种主要用于钛合金材质的翅片式散热器或微通道散热器的真空扩散焊接设备的设计。该设备由钼镧合金带作为加热元件,多层钼薄板和不锈钢薄板组成隔热反射屏,加热室可作为一个整体进行拆装,采用四柱式四缸输出加压模式,4个压头可同时加压,也可独立控制加压,便于针对不同的产品尺寸灵活应用。上下等静压石墨压头采用分体式结构,可解决大尺寸的石墨压头加工难及加工成本高昂的问题。整个液压系统及液压站布置在压力框架顶部,液压站和液压泵之间的液压管路短,控制反馈迅速,外形紧凑美观。

菲涅尔聚光CPVT系统光热输出特性研究

针对直通式微通道冷却的菲涅尔CPVT系统热特性,本文研究了太阳直射辐照度(DNI)、环境温度以及冷却水流速对其光热性能的影响,结果表明,热效率随冷却水流速的增大呈先增大后减小的趋势,且随着DNI的增大热效率逐渐升高,当DNI为1000 W/m^2,冷却水流速为0.27 m/s时,系统热效率可达到38.68%;同时对菲涅尔CPVT系统的输出性能进行了试验测试,结果表明:系统的实时电效率与DNI的变化趋势一致,热效率基本稳定在35%左右,未随DNI的改变产生较大波动。在不同冷却水流速条件下,对比数值模拟和试验结果,二者能较好吻合,为菲涅尔聚光CPVT系统的进一步研究及应用奠定了理论和试验基础。