芯片水冷式微通道散热器的优化设计

随着电子芯片的高度集成化,散热问题日益凸显,芯片微通道水冷技术以其优越的散热性能被广泛应用。然而由于水冷散热器体积小,流体在散热器内流动形式复杂,使得散热器的设计加工和性能测试在常规条件下存在一定的局限性。本文对影响散热器性能的2个主要因素——冷却水进出口方式和微通道的结构参数进行分析,运用ANSYS软件进行模拟与设计优化,得到散热器的最优结构参数,为微通道水冷散热器的优化设计提供理论依据。     

微通道正弦型底面结构对局部流动和传热特性的影响

为研究微通道的正弦型底面结构对流动和传热性能的影响,设计了5种正弦型底面结构的微通道,并采用数值模拟方法研究其在不同雷诺数下通道内局部流动情况和传热性能。结果表明,正弦型微通道内存在二次流;正弦型微通道内局部压力、泊肃叶数、壁面温度和努塞尔数沿着流动方向都出现波动的趋势,但后两者较平缓。在所研究的雷诺数范围(230～1 060)内,正弦型微通道平均泊肃叶数随着雷诺数增大而增大;部分正弦型结构微通道在雷诺数不大于600时,平均努塞尔数略低于光滑通道,说明传热效果有所降低;在雷诺数大于600时,所有正弦型通道的平均努塞尔数大于光滑通道,表明传热效果较好。     

数据中心服务器CPU水冷散热器的优化设计

如何强化水冷散热器的散热性能以维持计算机芯片的正常工作温度,成为数据中心服务器冷却问题研究的焦点。本文以水冷散热装置的综合系数F和芯片温度为目标参数,采用正交试验法对散热器的基板厚度、槽道(位于基板)位置、槽道数量和槽道宽度进行了优化设计,针对不同的需求得到最佳的组合为F指数和T指数散热器。结果表明:当冷却水体积流量为0.4 L/min,进口温度为20℃时,T指数和F指数散热器的散热极限热流密度分别为78 W/cm~2,65 W/cm~2。并从散热器底板的温度分布和总热阻两个方面分析其散热性能,T指数散热器的底板温度梯度和总热阻均低于F指数散热器,表明T指数散热器优于F指数散热器;但是在不同的体积流量下,F指数散热器的压降要低于T指数散热器。芯片在热流密度为65 W/cm~2以下时,F指数散热器槽道内流体的流动效果较好而且可满足数据中心服务器的散热要求,而更高的热流密度应选用T指数散热器进行冷却。     

喷嘴结构对真空喷射雾化性能影响研究

基于Fluent软件模拟了柱型、扇型、锥型和混合型喷嘴真空喷射射流雾化过程,研究了喷嘴结构对动压力转换、射流速度和喷嘴出口湍动能的影响。结果表明,锥型喷嘴动压力较大,可提高静压能转换效率;扇型和锥型喷嘴喷射束宽度较大,利于大面积喷射成膜;扇型喷嘴易形成空化,出口湍动能较大,有助于液滴初次雾化破碎,而混合型喷嘴的空化层厚度最小,湍流区域最大。通过分析雾化锥角与喷嘴流量系数,发现扇形和锥直形喷嘴具有较大雾化锥角,但流量系数较小喷嘴压力损失较大;喷嘴直线段会提高锥型喷嘴雾化锥角和喷嘴出口湍动能,并使扇型喷嘴的流量系数增大,但射流雾化锥角减小。最后,本文尝试构建了真空喷射射流雾化数学模型。     

凹陷阵列印刷电路板式换热器里超临界甲烷换热和流动特性模拟研究

为了强化液化甲烷在印刷电路板式微通道换热器中的换热能力,提出了一种凹陷阵列的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证。研究了流体温度范围125—265 K范围内的超临界甲烷在凹陷阵列结构微通道内的换热和流动特性,考察了凹陷阵列微通道和光滑微通道下,流体温度、质量流量、雷诺数和进口压力对传热系数、努塞尔数、摩擦因子和综合效益系数(PEC)的影响。此外,通过凹陷结构的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明相较于光滑微通道,凹陷阵列微通道的换热特性得到大大强化,且随雷诺数(由质量流量或者流体温度改变)的增大而增强,而摩擦因子只是有较弱的劣化。     

金属微通道热沉换热特性仿真与实验研究

为了解决雷达等高热流密度电子设备的散热问题,通过数值模拟方法,设计了一款高宽比为5,当量直径为166.67μm的金属微通道热沉。基于热边界层中断技术,设计出间断的微通道,提升了热沉的换热性能。利用SU-8胶紫外光刻和微电铸技术制作了微通道热沉底板,再将盖板与底板焊接在一起得到金属微通道热沉。搭建了换热性能测试系统,以去离子水为工质,对微通道热沉进行了实验研究。实验结果表明,当热沉底部热源的热流密度为74.5 W/cm~2、工质流量为1.8 L/min时,其底部温度低于40℃,平均换热系数达到67.0 kW/(m~2·K)。     

冲击射流下旋转热管砂轮冷凝器传热特性

轴向旋转热管砂轮是用于强化磨削弧区换热的新型砂轮,其冷凝器换热性能的优劣直接影响整个热管砂轮的换热性能。本文结合冷凝器设计方法设计了热管砂轮冷凝器,并借助数值模拟的方法对轴向旋转热管砂轮冷凝器的换热性能进行分析,以优化旋转热管砂轮冷凝器的结构参数。研究不同的翅片高度(f=0～8 mm)、喷嘴到翅片顶部距离(d=3～11 mm)、低温空气射流速度(v_j=45～115 m/s)和砂轮转速(n=150～1 180 r/min)等对冷凝器换热性能的影响,结果表明：当翅片高度为6 mm时,获得最佳传热性能,对流换热表面传热系数约为459 W/(m²·K),与无翅片结构相比,对流换热表面传热系数提高36%;当喷嘴到翅片顶部距离为5 mm时,换热性能最好,传热系数为459 W/(m²·K);当低温空气射流速度提高时,对流换热表面传热系数随之提高,射流速度为115 m/s时对流换热表面传热系数最高,可达459 W/(m²·K),与射流速度为45 m/s时相比提高43%;当砂轮转速提高,对流换热表面传热系数也随之升高...     

几何结构参数对喷射器性能影响实验研究

在自行搭建的喷射器性能测试实验台上,以CO_2、N_2及R290为工质,通过改变喷射器喷嘴临界截面直径,总结喷射器喷射系数在不同的引射流体入口压力、工作流体入口压力及工质种类条件下的变化规律。实验设定工作流体温度为90℃,喷射器背压为3. 9 MPa,工作流体入口压力变化范围为8. 0—10. 0 MPa,引射流体入口压力变化范围为2. 4—2. 9 MPa,喷嘴临界截面直径变化范围为0. 68—0. 72 mm。实验结果表明:当保持喷射器的基本工作参数不变,引射流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大;当保持喷射器的基本工作参数不变,工作流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小;在相同工作压力下,喷射系数大小依次是N_2、CO_2、R290;在相同引射压力下,N_2、CO_2先达到稳定状态;在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体入口压力及引射流体入口压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

平口喷嘴的真空射流雾化模拟分析

基于breakup和collsin液滴破碎模型采用Fluent和Gambit软件对平口喷嘴的真空射流雾化进行了模拟,研究了环境压力、喷射压力和喷嘴直径等参数对射流雾化结构和液滴索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的影响.结果表明:①随着环境压力的降低,喷射束宽度减小,射流贯穿距离和SMD增加.当环境压力小于0.01 MPa时,各雾化性能参数的变化幅度减小;②环境压力和喷嘴直径一定,随着喷射压力的增加,喷射束宽度呈先快速后缓慢增加的趋势,而射流贯穿距离近似线性增加,SMD值变化不明显;③喷嘴直径越小,喷射束宽度和射流贯穿距离越大,SMD值越小,射流雾化效果越好,更易制备出光滑致密的聚合物薄膜.     

高功率半导体激光器阵列微通道热沉的温度

微通道热沉是解决高功率半导体激光器阵列散热有效的途径,本文利用有限元方法研究半导体激光器的温度,给出了横向尺寸为200 μm×60 μm单个及间距100μm的3,5,9的微通道热沉中的温度,得到微通道数量影响激光器最高温度变化.结果表明,单个微通道构成的热沉可以把注入电流为36 A稳态工作的激光器阵列冷却到342 K,9个微通道可以冷却到306 K.仿真了增加微通道间距的温度分布,发现为间距260 μm的5个微通道热沉,可以将激光器冷却到308 K.     

油气井中的切割弹研究综述

文章对切割弹的分类和现状进行了详细的论述，并对切割弹设计中的装药结构、药型罩结构、外壳的结构、炸高以及间隙的影响进行了详尽的叙述。从中可以看出，切割弹的结构将直接决定着射流状态的好坏，进而决定着切割效果的好坏。合理的炸高和间隙，将直接决定着切割效果的好坏以及下井的通畅。     

利用外加气体改进自激振荡脉冲射流的动态特性

本分析了控制自然振荡脉冲射流的动态特性的几种方式，建立了振荡腔内碰撞剪切流动中的声速模型，着重探讨了外加空气对射流振荡频率的影响。研究表明：振荡腔内气体含量对自激振荡脉冲射流的振荡频率有很大影响，气体含量少，振荡频率高，气体含量高，振荡频率低。实验和理论分析相一致。     

站台活塞风附壁射流理论建模与求解

给出站台活塞风基本定义,提出站台活塞风附壁射流理论。通过数学建模,得到站台活塞风起始段和主体段的理论数学模型,其中起始段模型解析式分为边界层区、势流核心区和自由剪切区,主体段模型分为边界层区和自由剪切区。通过解析式求解方法和数值模拟分析,获得站台起始段和主体段典型点速度动态变化规律和代表时刻垂直壁面典型截面速度分布,两种方法结果吻合较好。理论计算结果得到了现场实测的验证。     

带经济器涡旋压缩机系统的研究

涡旋压缩机在我国已经得到了广泛的应用,但其在冬季寒冷地区系统压缩机仍无法启动或制热量不足。本文对带经济器涡旋压缩机进行了实验研究,使问题得到了有效的解决。     

The Rotational Temperature in High-Enthalpy Jets of Atmospheric- Pressure Nitrogen Plasma

The method of comparison of the measured and model spectra of radiation of the (0-0) and (0-1) bands of the first negative system of N ₂ ⁺ ion and zero sequent bands (v = 0) of the "violet" system of CN is used to find the rotational temperature T _r in different cross sections of a high-enthalpy jet of atmospheric-pressure nitrogen plasma. Also determined in the far zone of jet relaxation is the temperature T _v of population of low-lying vibrational levels of the B ²⁺ state of a CN molecule. The translational temperature of heavy particles T _m is estimated. The obtained values of the temperature T _r are compared to the axial values of the electron temperature T _e .     

聚能射流引爆带壳装药数值计算分析

为了分析聚能灭雷装药中的聚能射流速度引爆带壳装药的能力,应用有限元数值计算方法,以金属杆撞击起爆带壳装药模型,模拟聚能装药金属射流引爆带壳装药,分析不同直径金属杆以不同初速的初始条件侵彻不同厚度靶板,引爆带壳装药,并与held理论进行了比较。通过大量的数值计算,得到了不同直径金属杆引爆带壳装药的射流极限速度。分析结果表明,金属杆直径越小,held判据的k值越大,即引爆带壳装药需要的射流速度越大;held判据的k值越小,即引爆带壳装药需要的射流速度越小。所以,要保证射流在具有一定直径的前提下,并提高射流的速度,以达到起爆装药的目的。     

大空间竖向热羽流对横向冷射流的干扰作用盐水模拟实验研究

以相似理论为依据,设计搭建了用于模拟大空间建筑室内气流组织的液态模型实验台,对大空间建筑中常见的竖向热羽流对横向冷射流的影响规律进行盐水模拟实验研究。借助速度比例尺解决了冷射流与热羽流系统的相似同步性问题。实验结果表明:在竖向热羽流作用下,横向冷射流的运动轨迹将发生向上的偏转。单股竖向热羽流对单股横向冷射流对作用点上游的冷射流轨迹没有明显干扰作用,冷射流轨迹的抬升主要表现在作用点下游的冷射流末段。在两个热源形成的两股竖向热羽流作用下,单股横向冷射流的运动轨迹发生的偏转量增大;竖向热羽流与横向冷射流的作用点不同,冷射流运动轨迹受到的干扰作用大小也不同,在冷射流初段,冷射流的惯性力作用较强,不易受热羽流干扰,而在冷射流末段,冷射流惯性力减弱,易受热羽流干扰;相对于单股冷射流在两股热羽流作用下的运动来说,两股冷射流叠加后,热羽流的干扰作用有所减弱。     

Water—Air Mixing Jet Produced by Electro—hydraulic Impulse Technology Strengthening the Quality of Surface of Metal Materials

Electro-hydraulic impulse water-air mixing jet by which the quality of metal materials can be improved is described in this paper.The experimental results proved that the hardness and the micro-hardness of the surface layer of metal materials can be improved with this method,for example,the microhardness of CrWMn can be increased by 35.62 percent.     

柱锥结合罩射流成型过程数值模拟研究

为了更好地研究柱锥结合罩的成型机理,建立了带壳体柱锥结合罩战斗部仿真计算模型;得出了射流头部速度与射流最大速度变化规律;并分析了时程曲线的变化趋势以及产生这种变化的原因.针对柱锥结合罩结构的特殊性,合理的选用材料模型及单元算法等参数,运用LS-DYNA 3D对射流的形成进行了数值模拟.研究结果表明:柱锥结合罩在压垮过程...     

喷墨打印纸发展动向

本文介绍了喷墨打印纸技术,探讨了带动喷墨打印纸迅速发展的原因及喷墨墨水对喷墨打印纸的要求,分析了国内外喷墨打印纸现状和市场前景,指出喷墨相纸是数字化成像技术发展方向之一,特别是高光相纸和RC相纸的发展已经进入一个全面增长时期,市场前景十分广阔。