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近年来，随着微电子技术的迅速发展，先进设备与器件的热负荷在不断提高，传统风冷热沉的设计与制作已经无法满足现代技术飞速发展的要求。流体横掠微型针肋热沉以其优越的传热性能满足先进设备与电子器件的热负荷不断提高的要求。除此之外，随着对针肋热沉强化传热技术研究的深入，换热工质的传热性能已成为影响热沉换热性能的一个主要因素。纳米流体的提出给强化传热领域带来了新的机遇。本文设计制作了一套具有不同后向角的水滴形微针肋热沉，分别以去离子水和银纳米流体为实验工质，进行了流动和传热实验研究。
首先研究了去离子水横掠水滴形微针肋的流动和传热特性，研究结果表明：后向角对流动特性的影响效果显著。不同后向角热沉的摩擦阻力系数与雷诺数的转变点有一定的差别，水滴形针肋在抑制流态转变发挥了一定的作用。不同后向角的摩擦阻力系数随Re的变化关系不同，同时发现现有宏观尺度和微观尺度的关联式都不能很好的预测水滴形微针肋的阻力系数。热沉换热性能显著依赖针肋的后向角，针肋后向角的变化严重影响针肋尾部的换热状况。在较小泵功下，“短粗型”针肋综合换热性能较好。在较大泵功下，“细长型”针肋综合换热性能较好。
其次，本文采用“一步法”制备了银-水纳米流体，以此为工质，进行了水滴形微针肋的流动和传热特性研究。研究结果表明：不同体积分数下的纳米流体压降差别很小，体积分数对纳米流体压降特性影响并不明显。粒子的体积分数是影响纳米流体对流换热系数的因素之一，在相同雷诺数条件下，纳米流体的对流换热系数随粒子体积分数的增加而增大。在相同流速条件下，粒子体积分数达到一定值后，纳米流体的对流换热系数才大于去离子水。
最后，对去离子水在微针肋热沉的流动和传热特性进行了数值模拟，模拟结果表明：不同后向角的针肋对边界层分离的阻碍程度不同。α=45°和α=60°的针肋没有发生边界层脱离，尾部没有形成漩涡。尾部三维漩涡的产生显著依赖于针肋截面形状。圆形和α=30°的针肋尾部流线表现出明显的三维特性，而α=45°和60°的针肋尾部流线表现出明显的二维特性。相同雷诺数下，α=45°和α=60°的针肋的换热性能最好，圆形次之，α=30°最差。不同后向角α对针肋热沉的热阻影响较大，当后向角α=45°-60°之间时，热沉的综合换热性能最好。肋端间隙对微针肋的强化换热特性影响显著，低雷诺数下，定流量和定泵功下的最优无量纲间隙比分别为0.3、0.5。