微針肋熱沉流動與換熱特性實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件的功率和集成度日益提高，產(chǎn)生的熱負(fù)荷也在不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)冷卻方式已無法滿足未來電子散熱的需求。微加工技術(shù)的進(jìn)步使一些基于不同傳熱機(jī)理的微型熱沉不斷涌現(xiàn)。在微通道內(nèi)敷設(shè)微型針肋陣列構(gòu)成一種強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)，能夠使流體橫掠微型針肋陣列實(shí)現(xiàn)高熱流傳熱。本文實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究了去離子水橫掠微針肋陣列熱沉的流動與傳熱特性。
　　流體橫掠微針肋熱沉的流動特性研究表明:微針肋的密度和形狀對其流動阻力特性的影響很大。相同針

2、肋高度和相同截面形狀下，較大的針肋密度會產(chǎn)生較大的壓降;流體流量小時，針肋形狀對阻力特性的影響較小，隨流量的增加影響增大。當(dāng)Re大于600時，摩擦阻力系數(shù)接近常數(shù);圓形針肋導(dǎo)致漩渦阻力最大，橢圓形針肋最小;端壁效應(yīng)的存在增大了摩擦阻力系數(shù)。宏觀尺度的橫掠管束的關(guān)聯(lián)式并不能應(yīng)用于微尺度下;在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上擬合得到了流動阻力系數(shù)關(guān)聯(lián)式。
　　微針肋熱沉的傳熱特性研究表明:在較小的流量下，流量改變對熱沉底板表面溫度影響較大;平均對流

3、換熱系數(shù)隨冷卻劑流量的增大而增大;雷諾數(shù)對熱沉換熱性能影響非常顯著;低Re下，端壁面效應(yīng)對針肋內(nèi)部換熱特性影響明顯，針肋形狀對其換熱影響較小，隨Re增大，針肋形狀對換熱性能影響增大。橢圓和圓形針肋容易使流體產(chǎn)生擾動，菱形針肋時流體擾動相對較弱，其換熱效果較差。擬合得到了Nu與Re關(guān)聯(lián)式。
　　進(jìn)行了微針肋熱沉流動與傳熱的數(shù)值模擬研究，層流模型可以用來模擬低雷諾數(shù)下的橫掠微針肋熱沉的流動與傳熱問題，可以對低雷諾數(shù)下微針肋陣列內(nèi)部流動