高熱流密度電子器件相變冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化與特性模擬.pdf

1、解決小空間高熱流密度電子元器件的散熱要求，確保其工作溫度在正常范圍內(nèi)，是國(guó)內(nèi)外散熱研究的新熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的單相流散熱方式已不能滿足高熱流密度的要求。
　　 相變冷卻利用汽化潛熱能有效迅速的吸收熱量，達(dá)到冷卻的目的。同時(shí)，套管式相變冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，是解決所研究的小空間內(nèi)大功率激光晶體的有效散熱手段。
　　 根據(jù)晶體工作的外部空間環(huán)境以及換熱要求選擇了合適的冷卻方式及冷卻結(jié)構(gòu)-套管式相變冷卻；在進(jìn)行模擬之前利用matl

2、ab對(duì)材料物性進(jìn)行曲線擬合，得出材料物性的關(guān)于溫度T的函數(shù)表達(dá)式；對(duì)冷卻器內(nèi)部流動(dòng)換熱過(guò)程建立了計(jì)算數(shù)理模型，利用FLUENT流固耦合模型及多相流混合物模型，沸騰換熱面換熱用自定義程序處理。
　　 敘述了重要的邊界條件和重要設(shè)置在FLUENT軟件中的操作步驟。
　　 數(shù)值模擬了套管式相變換熱器內(nèi)部的汽化傳熱過(guò)程，計(jì)算了在相同質(zhì)量流量下，不同的內(nèi)管管徑din（0.002m、0.003m、0.004m）及進(jìn)口流速u，晶體內(nèi)表

3、面的溫度變化；同時(shí)計(jì)算了內(nèi)管管徑為0.003m時(shí)不同液氮進(jìn)口速度u（1.5m/s～2.1m/s范圍內(nèi)不等間距的流速）、不同沸騰強(qiáng)化傳熱面凹槽結(jié)構(gòu)、采用低溫水工質(zhì)冷卻、由常溫25 ℃預(yù)冷至2種溫度下晶體溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間及晶體與銅熱沉接觸表面的溫度分布。分析了過(guò)冷度、無(wú)因次量h/d及擋板對(duì)整個(gè)系統(tǒng)換熱過(guò)程的影響。
　　 研究結(jié)果表明，套管式相變冷卻系統(tǒng)可有效解決激光晶體高熱流密度的散熱要求，在噴距一定時(shí)，小射流管徑?jīng)_擊換熱系數(shù)優(yōu)于