基于金字塔形扰动结构的双层梯形微通道热沉传热性能模拟

发布时间：2021-02-21 12:28

　　随着电子器件功率的不断增加,其热流密度也相应提高。良好的热管理是保证电子器件安全平稳运行的重要条件。基于Hosseinpour与Sharma等的研究结果,本文设计了一种金字塔形扰动结构的双层微通道热沉,提高了微通道热沉换热能力。选取去离子水作为换热介质,通过数值模拟的方法建立并分析了基于金字塔形扰动结构的双层梯形微通道热沉模型,得出优化结构尺寸。研究表明,当微通道热沉流体雷诺数在468附近、扰动结构间距在300μm附近、扰动结构底高比在0.6附近时,该微通道热沉具有相比其他工况较优的换热性能;在Re=800的相同条件下,本文与Sharma等的研究结果相比,微通道热沉总热阻降低了26%;与普通双层梯形微通道热沉相比,具有金字塔型扰动结构的双层梯形微通道热沉的强化传热系数PEC为1.28。 

【文章来源】：化工进展. 2020,39(S2)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

基于金字塔形扰动的双层梯形微通道热沉模型示意图

为了与Sharma等的双层梯形微通道模型进行对照，本文分别建立有金字塔形扰动结构和无扰动结构的模型进行比较分析。在不考虑微通道边缘效应的情况下，对微通道模型进行合理简化，选取双层梯形微通道热沉的单元微通道，并沿长度方向截取单元微通道的一侧作为计算域，截面结构尺寸如图2所示，结构A的尺寸与Sharma等的研究一致，结构B为增加金字塔形扰动的双层梯形微通道热沉。模型的换热流体选用去离子水，由于去离子水具有低电导率的特性，不易形成影响传热与流动的水垢，在生产、科研等领域具有广泛的应用。与其它流动工质相比，去离子水制备方法简单，成本低廉，在各个常规工况均有较强的适用性。结构A与结构B的微通道长度均为8000μm，微通道材料为晶体硅，模型内流动方式为逆流，材料物性参数如表1所示。

为验证模型的准确性，本文选取与Sharma等的研究相同的边界条件，模拟不同流速对模型热沉底面最大温度的影响，图3为Sharma等研究与本文的热沉底面最大温度曲线，温度最大偏差为5℃，偏差率为1.6%，因此可以认为本文建立的模型准确合理，可用于研究双层梯形微通道热沉传热性能。2.2 流体雷诺数对换热性能影响分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属微通道热沉换热特性仿真与实验研究[J]. 魏壮壮,高林松,王仁彻,吕辉,杜立群.  真空与低温. 2020(02)
[2]结构形式对双层微通道热沉传热性能的影响[J]. 翟玉玲,钟桂健,李舟航.  航空动力学报. 2018(03)
[3]高热流密度热沉散热能力数值仿真分析[J]. 杨雪,吕坤鹏,唐晓军,梁兴波.  激光与红外. 2018(01)
[4]高功率LD阵列端泵Nd:YLF片状放大器热效应研究[J]. 王明哲,李明中,谭吉春,丁磊,邓青华,罗亦鸣.  激光与红外. 2007(04)

硕士论文
[1]截断型双层微通道热沉设计与优化[D]. 冷川.华北电力大学(北京) 2016



本文编号：3044345