【摘 要】
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本文针对高密度、小体积和高集成度电子产品的散热问题进行研究。基于数值计算方法,首先对典型的单层平行微通道热沉进行研究,在此基础上,采用单一变量的方法分别对矩形截面
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本文针对高密度、小体积和高集成度电子产品的散热问题进行研究。基于数值计算方法,首先对典型的单层平行微通道热沉进行研究,在此基础上,采用单一变量的方法分别对矩形截面微通道热沉做了详细研究,分析了矩形长宽比对热沉热阻和压力损失的影响;然后比较不同形状、不同材料微通道热沉性能;最后选择两种新型微通道热沉进行研究,分析双层微通道热沉和微楔扰流微通道热沉对于提高热沉性能的作用。本文的计算结果与前人实验数据吻合较好,进而验证了传统的N-S方程和传热理论对微尺度下的流动仍然适用。研究表明,长宽比对矩形截面微通道热沉性能影响很大,长宽比越大热沉热阻越小,传热性能越好,同时压力损失也越大。通过比较相同功率消耗下的热沉热阻发现,长宽比为8.904-11.442范围内的矩形微通道具有最佳的综合性能。然后比较了矩形、梯形和三角形三种截面形状的微通道热沉的流动和传热特性。在截面积、水力直径均相同的情况下,矩形微通道热沉具有最佳的传热性能,三角形微通道热沉传热最差,梯形介于两者之间。同时,我们也讨论微通道条数对热沉性能的影响,发现在给定条件下,微通道的数目一般能取到一个最佳值。通过对不同材料微通道热沉的研究发现,材料对微通道热沉的流动和传热性能影响也很大。其他条件相同的情况下,铜质热沉具有最小热阻,钢质热沉热阻最大,而且钢质热沉压力损失也最大。铝质热沉的流动和传热特性都要优于硅质热沉。最后,我们选择两种新型微通道热沉进行研究,分析双层微通道热沉和微楔扰流微通道热沉对于提高热沉性能的作用,并与典型的单层平行微通道热沉进行比较,最后发现,带有微楔扰流片的微通道热沉温度场分布最为均匀,传热性能最佳。
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