实现微通道流量均匀分配的集流器优化研究

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的微通道散热器在不同流动状态下的适用状况。结果表明:传统集流器沿壁面边界层的生长以及高低速分布是导致流量分配不均的主要原因;在入口流速0.5 m/s时,传统集流器中各支管质量流量偏差达到32.2%,而优化集流器仅为8.9%,各支管流量均匀性提高72.36%;优化集流器下的散热器中压能利用效率高,高压区域面积大,末端压力处于140~260 Pa的中压区域;在层流和湍流2种流动状态下,优化型散热器中各支管间流量差异能控制在±15%以内,而传统结构在±40%左右,优化结构具有更强适用性。

微通道平行流气冷器流量分配的数值模拟

通过采用计算流体力学(CFD)的方法,对微通道平行流气冷器内部流量分布特性进行了仿真研究.在改变气冷器的主要结构以及组合尺寸后所进行的CFD研究发现,扁管长度、进口集管与扁管组合尺寸以及出口集管与扁管组合尺寸对气冷器内部扁管之间的流量分配不均匀度有很大的影响,这对将来微通道平行流气冷器的设计优化具有重要意义.

数据中心用分流管流量均匀性及阻力特性的数值研究

数据中心冷却系统是数据中心能耗最大的辅助设备,可占其整体能耗40%以上。为有效提升数据中心冷却系统能效,各种新型冷却方案层出不穷,冷板式液冷技术更是解决数据中心内高热流密度芯片散热的有效手段。冷量分配单元(Coolant distribution unit-CDU)是冷板液冷技术的关键部件,决定了冷量分配的均匀性和经济性。为保障机柜整体的运行稳定性,CDU所设计的冷量分配必须是使最少制冷量的支路也可满足高热密度芯片的散热需求。本文以某一型号的数据机房CDU的分流管作为研究对象,通过数值模拟的方式,以分流管的流量分配均匀性、系统阻力作为分流管性能的评价指标,探究主管断面边长和支管管径对分流管性能的影响,并通过调整合适的主管和支管管径实现流量均匀分配的目的。

超临界CO_2微通道平行流气冷器流量分配优化研究

采用FLUENT软件对微通道平行流气冷器流量分配特性进行模拟,通过改变换热器的进口扁管与集流管的组合尺寸T和扁管的长度L,对每根扁管流量分配不均匀度的大小,做出相应的火积耗散分析,由火积耗散的大小,可以得出气冷器流量分配不均匀度对换热的影响。结果表明,上述参数的改变对平行流气冷器内部扁管的流量分配不均匀度和火积耗散有较大的影响,二者在T=0.5时均达到最小,且随着扁管长度的增加而减小,但减小幅度逐渐变小。研究结果为考察平行流气冷器流量分配不均匀度对换热的影响提供参考依据,同时也为优化、评价换热器性能,提出一种新的途径。

数据中心用分流管流量均匀性及阻力特性的数值研究

对于数据中心高能耗、高热流密度芯片散热的问题,冷板式液冷技术是解决方案之一。冷量分配单元(CDU)是冷板式液冷技术的关键部件,决定了冷量分配的均匀性。本文以某型号数据机房CDU的分流管作为研究对象,选用氟化液FC-3283为冷却介质,通过模拟与试验相结合的方式,分析其流量分配和流动压降特性。以最大流量分配不均度δ_(max)衡量其流量分配的均匀性,结果表明,主管截面边长由28 mm增至40 mm可有效提升流量分配均匀性,且在所研究的工况内(主管进口流速0.5~2.5 m/s)均保持δ_(max)小于10%;适当减小下游支管管径可提升其流量分配均匀性。对分液系统的压降计算表明,主管截面边长对其系统压降影响较小,支管管径的减小会导致压降的显著提升。

基于层叠式流道结构多喷嘴电喷头的供液性能研究

在奇数多喷嘴电流体动力喷印系统中,针对流量泵供液时喷嘴阵列获得的流量不均匀影响打印质量的问题,提出在喷头内设置一种层叠式微流道辅助分流的解决办法。基于以上层叠式微流道,系统研究了导流单元几何形状、结构参数和流道并联排布形式对其分流效果的影响规律。结果表明:导流单元为正六边形的流道分配性能较好;增大“多孔”分形通道槽宽可提高供液均匀性;当主通道槽宽不大于0.6 mm时,流道供液均匀性随主通道槽宽增大而提高;并联总出口数为17的双层级流道供液均匀性较好。将层叠式微流道分流结构和实际喷头进行集成,验证了在喷印系统实际施加电场的工况条件下,流道依然能保持很好的供液均匀性,且出口最大不均匀度在6%以内。

不同结构细小槽道热沉流量均匀性

以纯水为传热介质,通过数值模拟研究了热沉进出口方式、联箱结构、槽道高宽比等参数对平行细小槽道热沉内部工质流量分配均匀性及传热系数的影响.结果表明,I型进出口方式、矩形联箱结构的流量分配均匀性优于其它结构,流量分配不均匀度最小(方差为0.071);保持通道当量直径不变时,改变槽道高宽比对热沉底面平均温度影响不大,对表面传热系数影响较大,高宽比r由1增大到5时,传热系数提高了23.9%;基于场协同理论,速度与温度梯度之间的协同角随高宽比增大而减小,表明传热得到强化.