水滴型凹穴微通道流动与传热的熵产分析

采用数值模拟的方法,研究与等直径段有不同夹角的水滴型凹穴微通道的流动与传热特性,并通过强化传热因子(h)和熵产增大数(N_(s,a))对其综合性能进行了评价。结果表明:带有凹穴的微通道的进出口压降沿着流动方向呈锯齿形下降,与矩形微通道相比,水滴型凹穴的存在对压降的影响较小。小Re时,水滴型凹穴微通道的传热效果增加较少甚至小于矩形直通道,而当Re300时,随着水滴型凹穴出口切线与等直径段夹角的减小,微通道热沉的传热性能逐渐增大。熵产分析表明,由传热引起的不可逆损失随着雷诺数的增大而增大,而由流动摩擦引起的不可逆损失随之减小,而且传热熵产在总熵产中占主要部分。水滴型凹穴微通道的不可逆损失均小于矩形直通道,而且与等直径段夹角越小的凹穴微通道其不可逆损失越小。     

棋盘拓扑矩形通道换热器的流动及换热特性研究

选取矩形换热器的最基本换热单元，通过数值模拟方法对不同截面尺寸的矩形通道换热器的流动和换热特性进行了探究。研究发现：在截面高宽比相同的情况下，随着水力直径的增加，流动阻力逐渐减少，传热性能下降，但换热器的综合换热性能提高；当中心矩形截面面积不变的前提下增大截面高宽比，水力直径不断降低，流动阻力随之增大，换热性能与高宽比并非为线性关系，在研究范围内高宽比为4的结构换热效果最佳。     

S型微通道散热模块传热性能研究

针对变频器发热的问题,提出一种S型微通道散热模块,并对其传热性能进行了理论分析,推导得出热阻与结构参数的数学关系式。利用Fluent软件,对S型微通道散热模块的结构参数进行优化,分析其对散热性能的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,S型微通道散热模块可有效提升变频器的散热性能,较优的结构参数为:流道水力直径为1.4 mm、流道宽高比为3∶1、弯曲曲率半径为30 mm。将S型微通道散热模块与铜圆管铸铝散热模块进行了仿真及实验比较,结果表明前者基体平均温度比后者要低2.3℃,热阻降低了20.38%,说明S型微通道散热模块具有较好的散热性能。     

微通道冷板在有源相控阵天线上的应用

由于相控阵雷达热流密度的不断增长和较高的可靠性要求,其冷却技术也面临着极大的挑战,微通道散热技术成为应对这一挑战的新方法。文中分析了矩形微通道冷板的高宽比、通道宽度、流体入口速度和温度对其换热特性的影响,在此基础上得出矩形微通道冷板的一组最佳结构参数。相控阵雷达微通道冷板和普通S型冷板的散热效果比较表明,微通道冷板能更高效地对相控阵雷达进行散热,为相控阵雷达散热提供了一种新方法。     

内置微通道T/R组件壳体设计及试验研究

为了降低界面热阻对微通道散热性能的制约,提出了一种组件壳体内置微通道散热单元的设计架构,以满足新一代高功率芯片T/R组件的热控需求.对内置微通道的传热特性进行数值仿真分析,优选出最佳结构参数组合.基于优选设计参数,整合UV-LIGA微细加工技术、精密扩散焊接技术及微组装技术,完成内置微通道散热单元T/R组件的模拟样件研...     

基于最佳温度分布的均热板矩形微通道优化

矩形微通道已广泛用于均热板中,并且已有大量研究对微通道进行优化.为了对矩形微通道的尺寸进行优化,选择微通道的温度分布标准偏差作为标准.首先,根据Navier–Stokes方程推导了矩形微通道的平均流速公式,然后,又推导了微通道的壁面温度分布公式,最后采用多项式拟合的方式对平均流速公式进行简化,得出微通道的温度分布标准偏差.数值研究表明,宽长比越大,温度分布越好.仅当宽度与深度的比率满足接触角的函数时,可以获得在微通道的纵向上的最佳温度分布.为均热板矩形微通道的尺寸优化提供了一定的理论计算依据,提出了以微通道的温度分布标准偏差最小作为优化的方向.     

非均匀热流下功率模块微小通道热沉传热特性研究

针对飞行器大功率电动舵机伺服系统功率模块内各器件发热损耗不同引起温度不均的问题,开展非均匀热流下微小通道热沉传热特性分析。依据功率模块三相桥电路的实际构型和工作特点,在数值计算方法和网格无关性验证基础上,利用FLUENT建立多种结构微小通道热沉的数值模型,对冷却通道在高、低热流区的典型周向传热特性及热沉总体性能进行探讨。研究发现,相同通道截面下,各通道圆周方向壁温呈非均匀分布,但不同通道的相同位置处局部传热系数较为一致;对于等流通面积的变截面冷却通道,通道数量及结构对局部传热影响突出。非均匀热流分布和通道流向、通道构型相匹配有助于改善基底均温性,渐缩通道构型和小截面多通道构型强化传热优势明显,具有较低热阻和较好均温性。     

某液冷线阵冷板设计与制造技术

液冷冷板作为一种高效的热交换装置,保障着雷达设备中T/R组件的长期稳定运行。随着T/R组件热流密度的不断增大,用传统工艺制作的圆截面流道线阵冷板已不能满足其散热需求,而小/微通道冷板因其显著的换热能力,正受到越来越多的关注。文中以某有源相控阵雷达线阵冷板为研究对象,比较了传统圆截面流道冷板、小通道矩形流道冷板和微通道矩形流道冷板的散热能力和加工成本,并进行了热学仿真设计,结果表明小通道矩形流道冷板为最合适的冷板结构形式。然后对氮气保护钎焊与扩散焊进行了比较,结果表明氮气保护钎焊为最合适的焊接工艺形式。最后通过多种焊后检验验证了焊接工艺的可靠性。     

三角形与梯形凹槽微通道流动换热特性试验研究

为研究壁面凹槽对微通道热沉流动和传热性能的影响，设计了两种侧壁具有不同凹槽结构的微通道热沉模型，以去离子水作为流体介质展开试验，并通过综合进出口压降、摩擦因子、加热面温度、努塞尔数和综合传热因子评价侧壁凹槽结构对流动换热特性的影响。结果表明，当凹槽开口长度同为1 mm、开口倾角同为25°时，三角形凹槽微通道的压降相对于梯形凹槽最高提高了9.36%；当加热功率同为240 W、入口温度同为20℃时，三角形凹槽微通道散热能力始终大于梯形凹槽微通道；当通道内雷诺数处于试验设定的500～3 500区间时，三角形凹槽微通道的流动与传热综合性能始终优于梯形凹槽微通道；设计微通道热沉侧壁凹槽结构应优先考虑三角形凹槽结构。     

用于高功率二极管激光器散热的变截面微通道数值模拟与性能分析

对一种屋脊式变截面微通道冷却器中的微通道进行了分析,采用Fluent 6.1软件对其中的流体流动和传热进行了数值模拟,并分析了流速、微通道入口大小对冷却性能的影响.     

基于CFD三维集成电路微通道传热特性分析

三维集成电路（3D IC）由于其高热密度，给其热管理带来了巨大挑战。微通道热沉因结构紧凑、散热能力突出，是解决三维集成电路散热问题的有效途径。本文以三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道热沉为研究对象，利用计算流体动力学（CFD）方法对三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道的热特性进行数值仿真分析。实验结果表明，不同形状的横截面的微通道，有着不同的散热性能，针对矩形横截面的微通道和圆形横截面的微通道进行比较，矩形横截面的微通道有着更好的散热性能。     

矩形肋片散热器几何参数对散热的影响分析

为考察矩形肋片散热器几何参数对散热效果的影响规律,文中应用热仿真分析软件Flotherm对矩形肋片散热器在不同结构参数下的模型进行了自然对流散热计算,通过对比分析不同模型的温度和热阻计算结果,探讨了散热器基板参数和肋片参数对其散热性能的影响。分析表明,改变散热器肋片的高度、长度和间距可有效降低散热器的热阻。这些几何参数可以作为散热器热设计变量,以进一步对散热器进行优化设计。     

微通道液冷冷板设计与优化

通过对系列尺寸微通道冷板进行分析比较,以及试验验证,得到了微通道冷板基础性的设计数据。通过对微通道冷板研究获得如下结论：1）通道宽度同换热性能密切相关,随着通道宽度尺寸的缩小,换热系数增大;2）微通道冷板的设计中,通道占空比对换热性能有较大影响。以换热系数进行比较,在占空比为20％时,换热性能最佳;3）若不计冷板体积的影响,微通道冷板中槽道的高宽比越大,换热性能越好。     

微通道内单相及气液两相流动换热数值模拟研究进展综述

随着科技的发展,微电子设备的散热量越来越大,传统换热器将难以满足其散热需求。微通道散热是一种新型的高效换热技术,其结构紧凑、换热性能突出、运行安全可靠的特点引起国内外学术界和工业界的广泛关注。试验技术存在对换热装置加工工艺和测量仪器精度的高要求,成本高、准备周期长;数值模拟技术成本低、计算周期短,探索微通道内单相和气液两相流动换热特性更为便捷,其优势也日益突显。详细介绍了针对微通道换热器的传热流动数值模拟研究方法,对比分析了包含LBM模拟方法和VOF气液两相流模型在内的典型数值方法,并总结了数值模拟在微通道单相换热特性、气液两相换热特性和临界热流密度方面的研究进展。     

芯片冷却用微通道散热结构热流耦合场数值研究

对4种微通道散热结构(平行结构、网格结构、螺旋结构和树型结构)在相等传热面积、相同边界条件下的流场与温度场进行数值研究。通过热流耦合场数值分析,得出了不同微通道散热结构的电子芯片温度分布和微通道内的速度场,分析了微通道拓扑结构对电子芯片散热效果的影响。使用平行微通道散热的芯片温度均低于80℃,其中有81%的面积在60℃以下;使用网格和螺旋散热结构的芯片最高温度均在90℃以上,其中温度在20～60℃之间所占比例分别约为62%和61%;使用树型微通道散热的电子芯片温度均低于70℃,其中有94%的面积在60℃以下,且温度分布最均匀。此外,芯片微通道内的流体平均流速大的微通道系统能带走更多的热量。     

通断型微通道的结构优化与流动特性研究

微通道换热器在解决高热流密度下的散热问题时表现出显著优势,实际工业应用通常采用集成式结构进而充分提高反应效率,但目前在反应元件集成过程中很容易发生流量分布不均进而影响换热性能,甚至出现“干蒸”以及“供液过多”的现象。因此,研究工质在平行微通道内相分配特性对于改善换热效率具有重要的指导意义。通过对通断型微通道进行结构优化,提出一种带有横向微腔的两侧加宽型微通道结构,以流动分布、传热特性、两相分配相对偏差以及压降波动来判定通断微通道相分配均匀度。研究结果显示：通断微通道进行结构优化后显著提高了相分配均匀度,各支管内气体流量相对偏差小于40%,横向微腔的设计使得相邻两个通道间充分混合,整体流动均匀效果提高了37.5%。通过对两侧通道进行加宽设计,起到了气泡过滤器的作用,减小两侧空间压力,保证通道内流型以及压力的一致性。     

微小矩形通道内气体层流换热的数值模拟

在基于贴壁层概念和已经求得的贴壁层内气体热导率变化规律的基础上 ,数值求解了微小矩形通道内气体层流已充分发展时 ,在壁面等热流边界条件下的温度分布和换热 ,得到了矩形微通道在不同截面长宽比 ζ和不同Knudsen数下的量纲一的温度分布和 Nu 值 ,并进行了相应的讨论。     

传热结构自适应拓扑优化准则法研究

合理的散热通道分布是提高小空间大热流密度传热结构散热性能最有效的手段。针对现有传热结构拓扑优化设计结果形态过于复杂,存在棋盘格、灰度单元等数值不稳定现象,提出一种基于基结构的散热通道分布的自适应拓扑优化方法。研究了适用于传热结构拓扑优化问题的基结构构建技术,建立满足库恩-塔克（Kuhn-Tucker,KKT）最优准则条件的迭代公式;以散热弱度最小为优化目标,以杆单元截面积为设计变量,对典型的二维和三维设计问题进行散热通道分布设计,并将设计结果与COMSOL软件优化结果进行对比。研究结果表明,提出的传热结构自适应拓扑优化方法产生的散热通道形态简单清晰,能满足散热性能,且优化过程收敛速度快,克服了现有优化方法产生的数值不稳定问题。     

微通道散热单元散热特性数值优化分析

文中为提升T/R组件散热能力,建立了组件内置微通道散热单元数值模型,对传热特性相关参数进行了数值仿真分析。 研究了微通道宽度、侧壁垂直度、流经长度等对芯片结温、压力损失的影响;对比了冷却介质初始流量、初始温度对散热特性的影响,并对实物样件的散热性能进行了测试对比。 结果表明,微通道宽度、侧壁垂直度、流经长度的参数优化组合可提升散热能力,降低流阻;微通道散热单元压力损失随着冷却介质体积流量的增大呈线性增大。本研究优选出最佳参数组合,为实物样件制造提供了设计依据,促进了微通道冷却技术工程化应用进程。     

密集型窄缝矩形通道冷板的结构优化

通过分析比较冷板的换热系数和出口压损,得到影响密集型窄缝冷板换热性能和流阻性能的主要结构参数,包括窄缝矩形通道冷板的基板厚度、槽道宽度、槽道高度、肋片厚度。最后基于iSIGHT多学科设计平台最优化窄缝矩形通道的几何结构,实现在最小泵功耗的情况下,达到最好的换热性能,为工程应用提供了依据。