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为了满足高热流密度电子芯片的散热需求，微通道内液体流动和传热的研究已经是高热流密度电子芯片均衡散热的一个重要研究方向。现代微型散热设备的散热量接近或超过106W/m2，简单结构的微通道热沉已无法满足高功率器件的散热要求。随着微加工技术的日臻完善，一些基于不同传热机理、设计新颖、性能优越的微型热沉不断涌现，其中周期性变化的微通道热沉体现了其优秀的热量传递的能力。本文设计了一种蛇形微通道，研究了不同工况、高宽比以及加入不同扰流元件条件下，微通道内流体的流动特性。根据仿生学原理，设计出一种具有良好热量传递特性和壁面温度均匀的分形微通道散热器，并对其在不同工况下做了研究。具体研究内容包括: (1)定常流场下微通道内部流动特性分析。研究微通道的不同高宽比、加入不同扰流元件对流体流动行为及流场特性的影响，重点分析了四种微通道内流体在不同入口雷诺数下流动阻力和换热特性。结果表明:微通道的结构参数对其内流体传热有重要影响，随着长宽比的减小，通道的传热性能增加。微通道高宽比从0.5增大到1.2时，壁面温度降低35K，当达到1.2后趋于稳定。圆形、矩形、菱形三种扰流元件微通道的传热特性均明显优于普通微通道，此中菱形扰流元件微通道具更加良好的传热性能。流量较小时，通过增大流量来提高散热器散热的效果较好，雷诺数从11变化至50时，壁面温度降低了30K;此时扰流元件的作用比较明显，可更有效的提升换热效率。 (2)脉动流场下微通道内部流动特性分析。通过数值仿真来研究四种通道在脉动流场下流体强化换热特性，重点分析了脉动振幅、脉动频率对流动及换热特性的影响。结果表明:四种微通道内采用脉动流场均能进一步增强通道传热能力，但伴有一定的压力损失。脉动流场下，脉动幅值对微通道内传热特性有重要的影响，随着脉动幅值的增加，可明显的降低四种通道的壁面及出口温度，脉动幅值从0增大至50时，三种扰流元件微通道温度均降低2.5K，而无扰流元件微通道降低15K，无扰流元件的普通微通道德努赛尔数增大了20％。脉动频率也可增强微通道传热能力，但提高幅度较小。 (3)分形微通道散热器内部流动特性分析。根据仿生学原理，模仿血液循环系统，设计出一种合理的分形微通道结构，并加入不同形状的扰流元件来增强通道流动换热能力。通过数值仿真的方法对定常和脉动流场下，对其内部的流动与换热特性进行研究。结果表明:分形微通道散热器具有良好的传热特性和壁面温度分布的均匀性。与单通道相比，在相同传热条件下，分形通道比单通道压降少23KPa，是单通道的450％。雷诺数对微通道传热有着显著的影响，四种分形微通道出口温度随着雷诺数的增加差距减小，而壁面温度的差距增大。在脉动流场下，脉动幅值的增加可明显增强微通道换热。在四种分形微通道中，矩形扰流元件微通道有着最优秀的换热能力，在脉动幅值为150时比定常流下温度下降1.5K，较无扰流元件分形微通道壁面温度低5K。而对于壁面最大温度值，圆形扰流分形微通道呈稳定下降趋势。与单通道相同，脉动频率也可较小幅度提高增强微通道传热能力。