微通道熱沉過(guò)冷流動(dòng)沸騰研究.pdf

1、微通道熱沉是一種冷卻能力較高的散熱方式，在電子元器件冷卻領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而隨著快速發(fā)展的電子元器件集成與封裝技術(shù)，高/超高熱流密度電子元器件冷卻的重要性和關(guān)鍵性在國(guó)防、航天等領(lǐng)域日益凸顯。相對(duì)于微通道熱沉中的單相冷卻技術(shù)而言，兩相冷卻技術(shù)具有更高的冷卻能力，具有臨界熱流密度高、溫度均勻性好及循環(huán)流量低等優(yōu)點(diǎn)。
　　微通道熱沉作為冷卻系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其流動(dòng)及換熱特性將會(huì)直接影響到整個(gè)冷卻系統(tǒng)的性能。而熱沉的流動(dòng)及換熱性能主

2、要與流道中的質(zhì)量流率、流道的幾何結(jié)構(gòu)和工質(zhì)的入口參數(shù)等密切相關(guān)。本文針對(duì)微通道的流動(dòng)與換熱性能從進(jìn)行了數(shù)值分析，研究了上述參數(shù)對(duì)微通道熱沉性能的影響。
　　通過(guò)調(diào)研，本文總結(jié)了現(xiàn)有關(guān)于兩相微通道熱沉臨界熱流密度和壓降的經(jīng)驗(yàn)公式。針對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的微通道熱沉，根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算模型對(duì)其臨界熱流密度及壓降進(jìn)行計(jì)算，分析了不同工質(zhì)下微通道的流動(dòng)及換熱特性。結(jié)果表明，相對(duì)于其它制冷工質(zhì)，水在冷卻高/超高熱流密度電子元器件時(shí)更加有效，能在相同流量下

3、排散更多熱量。
　　在兩流體模型的基礎(chǔ)上結(jié)合RPI過(guò)冷沸騰模型，本文對(duì)微通道中的過(guò)冷流動(dòng)沸騰的換熱特性進(jìn)行了探索研究。根據(jù)Fluent數(shù)值計(jì)算結(jié)果，對(duì)微通道中的氣泡體積分?jǐn)?shù)、液體主流溫度及加熱壁面溫度沿著流動(dòng)方向的分布規(guī)律進(jìn)行了分析，并以云圖的方式加以直觀呈現(xiàn)。結(jié)果表明，微通道的換熱性能將隨著通道中質(zhì)量流率的增加而增強(qiáng)，但其壓降則主要由氣泡含量決定，隨著質(zhì)量流率的增加反而有所減小。兩相微通道熱沉性能并不受單一參數(shù)約束，而是通道中單