流體橫掠叉排微針肋熱沉流動(dòng)和傳熱特性研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,先進(jìn)設(shè)備與器件的熱負(fù)荷在不斷提高,傳統(tǒng)冷卻器的設(shè)計(jì)與制作已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展的要求。微加工技術(shù)的進(jìn)步,使一些基于不同傳熱機(jī)理、性能優(yōu)越的微型熱沉不斷涌現(xiàn),流體橫掠微型針肋陣列冷卻熱沉便是其中的一種。流體橫掠微針肋陣列熱沉具有的基本結(jié)構(gòu)是在微通道內(nèi)敷設(shè)針肋陣列,針肋的引入不僅能對(duì)介質(zhì)的流動(dòng)起到擾動(dòng)作用,而且還能很大程度地增加有效傳熱面積。由于針對(duì)微尺度下流體橫掠針肋陣列冷卻熱沉的研究尚處于起步階段,因此本

2、文以去離子水為工質(zhì),選取了不同形狀、不同高徑比的三個(gè)叉排布置針肋熱沉,對(duì)其流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 關(guān)于流動(dòng)特性的研究表明：在相同的針肋密度下,較小的針肋會(huì)產(chǎn)生較大的壓力降；流量增大,針肋形狀對(duì)流動(dòng)的影響增加；宏觀尺度橫掠長(zhǎng)圓管束的關(guān)聯(lián)式并不能應(yīng)用于微尺度下；端壁效應(yīng)的存在增大了摩擦阻力系數(shù)；在雷諾數(shù)處于80-130范圍時(shí),摩擦阻力系數(shù)隨Re數(shù)的變化關(guān)系出現(xiàn)轉(zhuǎn)變,研究此區(qū)域的流體橫掠針肋陣列特性非常必要。 關(guān)于針對(duì)

3、菱形針肋熱沉傳熱特性的研究表明：在熱流密度106W/m2的情況下,熱沉仍能保持較低的壁面溫度；冷卻液的雷諾數(shù)對(duì)熱沉換熱性能的影響非常顯著；熱沉的總熱阻隨泵功的增大而降低,隨泵功的不斷提高,熱阻的變化趨于平緩,對(duì)流換熱熱阻在總熱阻中所占比例較小。 關(guān)于不同熱沉傳熱特性的對(duì)比分析表明：菱形針肋熱沉努塞爾特?cái)?shù)對(duì)雷諾數(shù)的依賴性要大于圓形針肋熱沉；在定流量下,菱形針肋熱沉的換熱性能要高于圓形針肋熱沉；在定泵功時(shí),尺寸較大的圓形針肋熱沉在較