用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法，在散热器的一面设置翅片和压电风扇，翅片的分布区包括板状直肋平行布置区、柱状针肋组合结构布置区，以及柱状针肋局部加密布置区。根据压电风扇的振动所诱导产生的流场特性，在流场的不同位置，布置不同形状和密度的翅片，实现散热器表面对流系数和散热能力的提高。相比常见的翅片均匀布置方法而言，充分考虑了由压电风扇叶片周期性谐振所诱导产生的流场分布特征，可以充分利用风扇所产生的冷却气流，能够在相同散热面积的条件下得到更高的散热效率，为后续的压电风扇散热系统研究及散热器的工程应用提供了新的思路。系统研究及散热器的工程应用提供了新的思路。系统研究及散热器的工程应用提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法


[0001]本专利技术属于高功率密度集成电路的散热
，具体涉及一种用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的迅猛发展，各种电子设备的性能得到飞速提升。与此同时，各类电子设备的能耗及发热量也大幅度提高。另外，当前电子设备逐渐趋向于小型化，导致单位体积内的散热量急剧增加，而微型电子部件温度过高将严重影响其工作性能甚至导致失效，因此需对电子器件热源采取高效、稳定的热管理方式，保障设备的可靠性。目前对于微电子设备的冷却方案通常为压电风扇与翅片型散热器配套使用，利用压电风扇周期性谐振产生稳定的冷却气流，进而加强翅片表面的对流换热作用。然而，在未考虑压电风扇所激励的流场及温度场特征机制的情况下，散热器翅片的布置方法仅采用板状直肋等间距平行布置或者柱状针类均匀布置，该布置方法不符合由压电风扇周期性振动所诱导产生的流场及温度场特征，不能充分利用流场中流体的散热能力，因此在相同的散热面积下，其散热效率不高。
[0003]中国专利申请CN201811306122.8公开了一种压电风扇散热密闭式模块，该模块包括压电风扇阵列、散热翅片和热源模块三部分。热源模块通过导热过程将热量传递至散热翅片内部，压电风扇周期性谐振运动激励产生冷却气流，加强空气与散热器表面的对流换热效应，进而实现对热源模块的冷却。然而上述方案对于所采用的散热翅片，全部采用板状直肋等间距平行布置方法，该方法未能充分利用由压电风扇叶片周期性振动所产生的冷却气流，经过数值研究发现，冷却气流仅能对上述散热器的前端进行高效冷却散热，大部分冷却气流未能顺利到达散热器尾部，因此并不能在相同的散热面积条件下，达到更高的散热效率。
[0004]因此现有技术需要一种在相同散热面积的条件下提高散热器换热效率的翅片布置方法，使其能够充分利用由压电风扇谐振所诱导产生的冷却气流，来提高对于高功率密度集成电路的冷却效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题：提供一种可以充分利用风扇所产生的冷却气流，能够在相同散热面积的条件下得到更高的散热效率的用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法。
[0006]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于压电风扇系统的散热器结构，包括：在散热器的一面设置翅片和压电风扇，另一面设置热源模块，翅片的分布区包括板状直肋平行布置区、柱状针肋组合结构布置区，以及柱状针肋局部加密布置区。
[0008]作为优选，板状直肋平行布置区位于散热器流场的上游层流段，柱状针肋组合结
构布置区位于散热器流场的中游涡流段，柱状针肋局部加密布置区位于散热器流场的下游湍流段。
[0009]作为优选，所述热源模块设置在散热器的底面上，将热源模块内部的热量传导至散热器的翅片上，对热源模块进行冷却散热。
[0010]作为优选，所述压电风扇设置在板状直肋平行布置区，利用压电陶瓷的逆压电效应，在交变电场的驱动下，带动叶片产生谐振，由叶片端向前方输出气流。
[0011]一种用于压电风扇系统的散热器翅片布置方法，根据压电风扇的振动所诱导产生的流场特性，在流场的不同位置，布置不同形状和密度的翅片，实现散热器表面对流系数和散热能力的提高。
[0012]作为优选，在散热器的流场上游层流段，布置板状直肋平行翅片；在流场的中游涡流段，布置柱状针肋翅片组成的十字形结构；在散热器流场的下游湍流段，布置不同密度的柱状针肋翅片。
[0013]作为优选，所述板状直肋平行翅片的长度不超过压电风扇叶片长度的一半。所述柱状针肋翅片的尺寸及间距保证在的叶片进行周期性振动的工程中，叶片不会与翅片发生碰撞。对压电风扇叶片在一阶模态下随时间的运动轨迹方程，利用格林积分公式求得叶片振动范围，当十字形结构位于振动范围以外即可保证压电风扇正常运行。
[0014]作为优选，压电风扇叶片在一阶模态下随时间的运动轨迹方程为：
[0015][0016]式中，l表示风扇叶片的长度，x代表叶片上的点的横坐标，Y
(x)
代表该点的最大位移。
[0017]作为优选，双叶片压电风扇通道中流场呈现为两侧流速较高而中间较低的状态，将流场下游靠近两侧壁面的柱状针肋翅片横向间距缩小以进行加密，而中间的柱状针肋翅片采用错列式布置方式以提高气流对肋片的冲刷效应。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术的用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法，相比常见的翅片均匀布置方法而言，充分考虑了由压电风扇叶片周期性谐振所诱导产生的流场分布特征，可以充分利用风扇所产生的冷却气流，能够在相同散热面积的条件下得到更高的散热效率，为后续的压电风扇散热系统研究及散热器的工程应用提供了新的思路。
[0020](2)本专利技术联合使用了散热器和压电风扇两种散热方式，将电子产品内部发热器件或模块产生的热量首先传导至散热器翅片上，并通过压电风扇提供高速平稳的气流对散热翅片进行冷却散热。压电风扇作为一种新型的主动冷却散热设备，其空间占用率低，功耗小，散热效率高，非常适应当前电子产品高密度、集成化的发展趋势。
[0021](3)本专利技术综合考虑了风速和风向两个因素，在风向平行且风速均匀的入口段布置平行的板状直肋，在叶片腰部至端部范围，由于存在局部涡流的现象，因此采用柱状针肋翅片组成十字形结构，增强翅片表面与气流的冲刷效果；在风向变化较明显的下游区域采用柱状针肋，并且在高速区域采用局部加密的处理，而在低速区域采用错列式的布置方法。通过设置翅片特殊化布置的散热器，对由压电风扇振动所诱导产生的流场实现了充分地利用，能够在相同散热面积的条件下，得到更高的散热强度，提升了散热器的散热效率。
附图说明
[0022]图1是用于压电风扇系统的散热器翅片结构示意图；
[0023]图2是用于压电风扇系统的散热器结构及其翅片布置方法示意图；
[0024]图3是由压电风扇振动所激励产生的流场速度矢量分布图；
[0025]图4是本专利技术中实施例所述的散热翅片布置方法俯视图；
[0026]图5相对于本专利技术的比较例散热翅片布置方法俯视图；
[0027]图6是本专利技术中实施例与比较例散热器表面传热系数对比图。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0029]一种用于压电风扇系统的散热器结构，包括散热器7、翅片、热源模块4和压电风扇5，在散热器7的一面设置有翅片和压电风扇5，在散热器7的另一面设置有热源模块4。其中，热源模块4设置在散热器7的底面上，将热源模块4内部的热量传导至散热器7的翅片上，用于对热源模块4进行冷却散热。
[0030]散热器7上的翅片包括位于气流通道上游层流段的板状直肋平行布置区1、位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于压电风扇系统的散热器结构，其特征在于，包括：在散热器(7)的一面设置翅片和压电风扇(5)，翅片的分布区包括板状直肋平行布置区(1)、柱状针肋组合结构布置区(2)，以及柱状针肋局部加密布置区(3)。2.根据权利要求1所述的用于压电风扇系统的散热器结构，其特征在于：板状直肋平行布置区(1)位于散热器流场的上游层流段，柱状针肋组合结构布置区(2)位于散热器流场的中游涡流段，柱状针肋局部加密布置区(3)位于散热器流场的下游湍流段。3.根据权利要求1所述的用于压电风扇系统的散热器结构，其特征在于：所述热源模块(4)设置在散热器(7)的底面上，将热源模块(4)内部的热量传导至散热器(7)的翅片上，对热源模块(4)进行冷却散热。4.根据权利要求2所述的用于压电风扇系统的散热器结构，其特征在于：所述压电风扇(5)设置在板状直肋平行布置区(1)，利用压电陶瓷的逆压电效应，在交变电场的驱动下，带动叶片产生谐振，由叶片端向前方输出气流。5.一种用于压电风扇系统的散热器翅片布置方法，其特征在于：根据压电风扇的振动所诱导产生的流场特性，在流场的不同位置，布置不同形状和密度的翅片，实现散热器表面对流系数和散热能力的提高。6.根据权利要求1所述的用于压电风扇系统的散热器翅片...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐进良，马骁婧，王伟，杨杰，丁伟，张自洋，
申请(专利权)人：江苏联能电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：