電子器件散熱用微槽平板熱管與微通道傳熱機(jī)理研究.pdf

1、電子器件向高密度大功率方向發(fā)展,使得芯片熱流密度提高,散熱空間減小。使得傳統(tǒng)的散熱方式不得滿足電子技術(shù)日益發(fā)展的要求,微槽平板熱管因其在電子器件散熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
　　 微槽平板熱管雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但內(nèi)部發(fā)生的物理過(guò)程十分復(fù)雜,有些機(jī)理尚未達(dá)成共識(shí)。本文在大量查閱現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)并綜合前人有關(guān)微槽平板熱管理論研究方面的成果,對(duì)微槽矩形槽平板熱管進(jìn)行了較為深入的研究。
　　 本文的研究

2、分為四個(gè)部分,第一部分為平板熱管的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及制造工藝,指出了設(shè)計(jì)中要注意工質(zhì)與管殼材料的相容性,制作時(shí)要嚴(yán)格控制清洗、檢漏、充裝等關(guān)鍵工序以保證制作質(zhì)量并對(duì)熱管的傳熱極限進(jìn)行了討論。第二部分在充分考慮槽道內(nèi)汽--液界面剪切摩擦力下,建立了微矩形槽平板熱管的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)迭代計(jì)算得出工質(zhì)質(zhì)量流量、流體和蒸汽平均流速、汽--液界面彎月面半徑及蒸汽和液體壓力沿槽向分布規(guī)律。并對(duì)實(shí)驗(yàn)用微矩形槽銅--水平板熱管進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明:此熱管具有

3、良好的啟動(dòng)特性,其最佳充液率在1.3左右,重力能輔助熱管換熱,改善熱管的傳熱性能,提高冷凝段的冷凝能力能有效地提高熱管的傳熱性能。第三部分最后對(duì)熱管外壁面溫度值的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,兩者數(shù)值基本一致:同時(shí)使用ANSYS熱分析軟件進(jìn)行了仿真,對(duì)迭代計(jì)算出的熱管表面中心點(diǎn)溫度值與仿真結(jié)果比較誤差僅5.27％。證明了所建數(shù)學(xué)模型與實(shí)際相符,對(duì)熱管的理論分析具有指導(dǎo)意義最后采用ANSYS熱分析軟件對(duì)矩形槽、梯形槽、三角形槽三種不同結(jié)構(gòu)

4、的平板熱管進(jìn)行模擬仿真,比較了加熱功率分別為30W、40W、50W三種情況下熱管下表面中心點(diǎn)溫度值。第四部分對(duì)矩形微通道的傳熱和流動(dòng)特性進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,通過(guò)分析所建模型可為設(shè)計(jì)和分析微通道的性能提供理論參考。
　　 通過(guò)本文的研究得出:本文對(duì)電子器件散熱用的微槽平板熱管所建的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際基本相符,能真實(shí)反映微槽平板熱管的傳熱特性對(duì)熱管的理論分析具有指導(dǎo)意義,且梯形槽平板熱管具有更優(yōu)良的傳熱性能。矩形微通道所建模型能較為真實(shí)