进口扰流对槽道散热器换热特性的影响

在小槽道散热器入口处安置扰流圆柱,实验研究去离子水流过不同高宽比小槽道散热器的散热性能。结果表明,换热性能随着流量的增加而增强。流量为58.2 L/h,散热面温度为81.7℃时,带扰流的4 mm高度槽道具有3.2×106W/m2的散热能力;小流量时,扰流对换热的影响较小;随着流量的增加,扰流对换热的影响逐渐增强;带扰流的槽道在不同的流速下存在着不同的最佳高度值,对于相同的槽道其扰流对散热的影响与单位槽道的流量有关。拟合了努塞尔(Nu)数与进口段无量纲加热长度、槽肋比和扰流直径与槽高比的换热关系式,能较好反映类似散热器的散热性能。     

基于类水滴状微结构的微通道流动和散热性能研究

为了有效提高微通道散热器的散热性能,设计了 一种含有类水滴状微结构的微通道散热器,并采用仿真模拟方法研究了微通道内类水滴状微结构的数量和高度变化对微通道的压力损失和散热性能的影响.在热流密度为100 W/cm2,入口端流体速度为1 m/s的条件下,设计了 9组不同的含类水滴状微结构微通道.其中的5组通过改变单条微通道内类水滴状微结构的数量进行研究,得出当微结构数量为7时微通道的综合散热性能最优,其微通道底面平均温度下降了 18.42 K,散热系数提高了 37.63％.同时在微结构数量为7的基础上再次设计4组微通道,研究了微结构的高度对微通道散热性能的影响,得出当各微结构的高度沿流体流动方向逐次增高时,散热系数几乎不变,压力损失降低了 11.93％.     

芯片微通道换热器的数值模拟与分析

由于水冷散热器体积小,流体在散热器内流动形式复杂,使散热器设计加工和性能测试在常规条件下有一定局限性。通过建立微通道水冷散热器三维模型,运用ANSYS软件对影响散热器性能的因素(进口水温、环境温度、进口流速)进行了模拟分析,得出了不同条件下芯片工作时的温度场分布,为后续微通道水冷散热器的优化设计提供了理论依据。     

一种高功率LED射灯的散热设计与实验研究

以一款MR16 LED射灯为模型,采用ANSYS有限元软件进行热分析。以散热器翅片保持60℃为标准,通过实验与仿真相结合的方法,分析了LED射灯的热流功率、散热器基座厚度、LED芯片间距、对流面积对整个系统散热性能的影响。结果表明,散热器对流面积是影响灯具散热性能的最重要因素;对一定的散热器,存在一个有效的最大芯片输入功率。现有MR16 LED射灯的散热器最大散热功率只能达到2.5 W左右,要使散热功率增大并且发挥散热器最佳性能,必须增加散热器的对流面积。对该结构散热器散热性能的定量研究对今后高功率LED灯具的生产具有一定的指导意义。     

芯片散热微通道仿生拓扑结构研究

为提升高热流密度芯片的散热能力,借鉴自然界中众多具有优良传质传热特性的网络拓扑,设计了多种仿生微通道拓扑结构.利用数值模拟方法,分析了不同拓扑结构的散热效果及压降特性,结果表明不同拓扑结构的散热能力存在一定差异,且芯片热流密度越高差异越明显.对数值分析中综合性能优秀的蜘蛛网结构的散热特性进行了理论分析,并通过3D打印加工了微通道散热器,测试表明其散热能力和压降相对现有平直微通道均有明显提高.     

LTCC基板微通道进出口布局结构散热性能仿真分析

微通道作为微集成系统的主流散热渠道,与其结构相关的多种因素会影响系统的散热性能,进而影响整个系统的正常工作。为研究微通道流体进出口布局结构对微系统散热性能的影响,采用ANSYS有限元数值仿真软件建立了一种采用LTCC基板的微波TR组件三维有限元模型,通过仿真分析研究了该组件微通道流体4种进出口布局结构的散热性能。研究结果表明,4种微通道流体进出口布局结构中通道内流体在进水口处的压强最大,在出水口处的压强最小;对角方式进出口布局结构中流体压强损失最大,流速、压强分布均匀性相对较差,中间方式进出口布局结构中微通道内流体的流速、压强分布相对其他3种较均匀,整体的压强损失最小。在边界条件一致、组件芯片功率相同的情况下,4种流体进出口布局结构仿真结果表明中间方式的微通道进出口布局结构整体热量分布较均匀,没有出现明显的热量集中现象,综合散热性能较好。     

基于一种微通道散热器的散热实验研究

微通道散热是近年来发展起来的一种新型散热措施.讨论了一种蜂窝状微通道散热器,并设计了基于该微通道散热器的散热系统.系统实验表明,当17cm2的微通道散热器在系统内流体流量为13.3ml/s时,可带走发热源约233.63W热能,同时微通道散热器工质温度能维持在52℃左右.实验还发现,要充分发挥微通道散热器的优势,散热系统中与环境交换热量的小型换热器的散热能力也非常重要.     

不同通道尺寸的微通道相变散热器性能研究

为了解决高集成度高热流密度电子器件的散热需求,文中对微通道相变散热器进行研究,设计了5种不同尺寸的微通道来研究其对传热系数和压降特性的影响.通过搭建微通道相变散热验证系统对微通道相变散热器进行实验,以水为工作物质,流速为50～170 mL/min,热源热流密度为86～414 kW/m2.研究结果表明,传热系数与水力直径...     

大功率LED灯具散热器的优化设计研究

LED的散热性能对其寿命有至关重要的影响,而现阶段LED的散热器设计方法很多依靠的是经验值。本文针对这一问题,提出一种散热器的优化设计方法,该方法首先基于大量实验数据研究了散热器翅片单一因素（包括翅片高度、翅片间距、翅片厚度、底板厚度）对散热性能的影响,然后运用正交试验法,综合分析了各因素对散热性能的影响程度,最终得到了翅片参数的最优水平组合。最后本文利用此方法,设计了一款新的散热器,实验表明该LED灯源芯片温度降低,并计算了优化后翅片的效率。     

基于分形理论的三维系统封装微通道布局设计

为了更好地解决大功率三维系统封装(3D-SIP)芯片散热的问题,将分形理论和翅片型微通道相结合,应用于微米级的微通道布局中,形成新型的平行翅片型微通道、交错翅片型微通道、树状翅片型微通道3种布局.在ANSYS的FLOTRAN中建立了相应模型,得到了大功率芯片结温、芯片温差和3D-SIP的热阻,比较了3种微通道布局对大功率3D-SIP散热特性的影响.研究结果表明,相比其他两种微通道布局,树状翅片型微通道布局使3D-SIP的大功率芯片散热效果最好,为大功率3D-SIP的散热设计提供了很好的参考依据.     

A Practical Implementation of Silicon Microchannel Coolers for High Power Chips

This paper describes a practical implementation of a single-phase Si microchannel cooler designed for cooling very high power chips such as microprocessors. Through the use of multiple heat exchanger zones and optimized cooler fin designs, a unit thermal resistance 10.5 C-mm² /W from the cooler surface to the inlet water was demonstrated with a fluid pressure drop of <35kPa. Further, cooling of a thermal test chip with a microchannel cooler bonded to it packaged in a single chip module was also demonstrated for a chip power density greater than 300W/cm². Coolers of this design should be able to cool chips with average power densities of 400W/cm² or more     

Closed-loop electroosmotic microchannel cooling system for VLSI circuits

The increasing heat generation rates in VLSI circuits motivate research on compact cooling technologies with low thermal resistance. This paper develops a closed-loop two-phase microchannel cooling system using electroosmotic pumping for the working fluid. The design, fabrication, and open-loop performance of the heat exchanger and pump are summarized. The silicon heat exchanger, which attaches to the test chip (1 cm/sup 2/), achieves junction-fluid resistance near 0.1 K/W using 40 plasma-etched channels with hydraulic diameter of 100 /spl mu/m. The electroosmotic pump, made of an ultrafine porous glass frit with working volume of 1.4 cm/sup 3/, achieves maximum backpressure and flowrate of 160 kPa and 7 ml/min, respectively, using 1 mM buffered de-ionized water as working fluid. The closed-loop system removes 38 W with pump power of 2 W and junction-ambient thermal resistance near 2.5 K/W. Further research is expected to strongly reduce the thermal resistance for a given heating power by optimizing the saturation temperature, increasing the pump flowrate, eliminating the thermal grease, and optimizing the heat exchanger dimensions.     

基于COB技术的LED散热性能分析

当前,散热问题已成为影响LED寿命、光效、光衰和色温等技术参数的重要因素。文章在综合分析散热技术和LED封装对散热性能影响的基础上,利用COB(板上芯片)封装技术,将LED芯片直接封装在铝基板上,研制成了一种基于COB封装技术的LED。与SMD封装LED进行比较,分析了其散热性能。分析结果表明:基于COB封装技术的LED减少了LED器件的结构热阻和接触热阻,使其具有良好的散热性能。     

电子芯片冷却用微管道散热器的换热性能分析

在对电子芯片内部冷却用的微管道散热器进行传热性能分析时,现有分析方法大都仅能在假设微管道下壁上的热载荷处于均匀分布时适用.当微管道下壁上的热载荷处于任意分布情况时,利用文中设计的有限元分析法可对微管道散热器的传热性能进行分析.在微管道下壁上的热载荷处于不同的分布情况下,利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的微管道表面温度分布、流体温度分布及散热器总热阻等;通过与现有的分析方法所得结果进行对比:在对热载荷均匀分布状态下的微管道散热器进行传热性能分析时,有限元方法完全可作为CFD(Calculated Fluid Dynamics)法的一种替代,且使用有限元方法对微管道散热器进行传热分析时的运算更为快捷.当微管道下壁上的热载荷处于任意非均匀分布状态时,利用文中设计的有限元分析法仍可有效地对微管道散热器的传热性能进行分析;因此有限元分析法也可用于研究微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响.     

凹槽型微通道传热与流动性能的数值分析

针对电子器件的散热问题,提出了四种具有对称和等距凹槽的微通道,并通过三维数值模拟,研究了不同雷诺数下凹槽形状及布局对微通道性能的影响。结果表明:在给定的雷诺数范围内,圆形凹槽的传热性能仅次于三角凹槽,而梯形和矩形凹槽的传热性能较差。三角凹槽压降最大,其次是圆形,而梯形和矩形凹槽压降差异较小;同种形状不同布局的凹槽,压降几乎一致,这表明通过改变凹槽布局来提高性能不会产生额外压降损失。综合换热和压降特性,微通道热性能系数先增后减,故三角凹槽在雷诺数为600时获得最优热性能,而在雷诺数为900时等距圆形凹槽的热性能超过三角凹槽。     

射流微通道耦合高效散热器传热实验研究

针对光导开关高重复频率运行时产生丝电流加热,使光导开关温度迅速超过材料最高允许使用温度,造成开关失效或损伤的难题,本文结合微通道散热技术和射流冷却技术的优点,设计了射流微通道耦合高效散热器。通过实验测试,对不同运行工况下射流微通道耦合高效散热器的传热特性进行了研究,并与美国进口的蜂窝型微通道散热器进行散热性能对比。实验结果表明：体积流量为3 L/min的情况下,射流微通道耦合高效散热器的换热系数超过35 000 W/(K·m²),散热量高达1 000 W,相比蜂窝型微通道散热器散热量提升了45%。在测试流量下,随着体积流量的增加,射流微通道耦合高效散热器的平均换热系数接近线性增加,而蜂窝型微通道散热器的平均换热系数在大流量下却增加缓慢。此外,采用射流微通道耦合高效散热器冷却的热源面温度均匀性明显优于采用蜂窝型微通道散热器冷却的热源面温度均匀性,采用射流微通道耦合高效散热器的热源面温度波动能降低58%,更有利于降低光导开关热应力。