一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置及系统，涉及芯片散热装置技术领域，包括箱体，箱体内部设有依次连接的水箱、水泵、微气泡发生器、分流器，分流器连接散热通道一端，散热通道上层为流线型的机翼型边界，水在微气泡发生器内产生微气泡形成气液两相流并经过散热通道，气泡浮在上层滑过散热通道并扰乱机翼型边界上固留的液体以带走固留的热量；散热通道另一端通过循环冷却系统连接水箱；采用微气泡与微通道结合的散热方式，在未增大散热体积的基础上，微气泡浮在散热通道内的液体上方，在机翼形边界上通过，扰动了附着在边界层上的热流体，加快了热流体的流动，带走了热量，加快了流体的速度。加快了流体的速度。加快了流体的速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置及系统


[0001]本专利技术涉及芯片散热装置
，尤其是一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置及系统。

技术介绍

[0002]现代信息社会中电子行业快速发展，能源消耗日益增多，对于散热系统的需求变高。电子系统中芯片的能耗居多，大约占据数据中心能耗的50％。计算机芯片发展趋势中尺寸不断减小并且集成程度增大，加上工作的频率提高，导致芯片局部的温度过高，热流密度增大，影响到芯片系统的工作稳定性，包括电性能、机械性能、频率等方面，而大功率芯片的散热问题尤为突出，因此实现芯片的快速冷却，保证芯片的正常运行，是急需解决的现实问题。
[0003]芯片散热的主流方式为空冷和液冷，随着散热要求越来越高，逐渐不能满足现实需要，迫切需要一种全新的冷却方式。提升散热能力的途径有以下几种：一、发现新的冷却能力更好的冷却液；二、提供更多地冷却液；三、扩大散热面积；其中，新的冷却液发现速度跟不上芯片集成规模的速度，很难有所突破；而更多地冷却液和扩大散热面积又会增大结构尺寸，在很多场合下不够方便和简洁。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置及系统，在未增大散热体积的基础上，微气泡浮在散热通道内的液体上方，在机翼形边界上通过，扰动了附着在边界层上的热流体，加快了热流体的流动，带走了热量，加快了流体的速度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，包括箱体，箱体内部设有依次连接的水箱、水泵、微气泡发生器、分流器，分流器连接散热通道一端，散热通道上层为流线型的机翼型边界，水在微气泡发生器内产生微气泡形成气液两相流并经过散热通道，气泡浮在上层滑过散热通道并扰乱机翼型边界上固留的液体以带走固留的热量；散热通道另一端通过循环冷却系统连接水箱。
[0007]作为进一步的实现方式，所述分流器通过管路连接多个散热通道的通道入水孔。
[0008]作为进一步的实现方式，所述循环冷却系统包括汇流器，汇流器通过管路连接多个散热通道的通道出水孔。
[0009]作为进一步的实现方式，所述汇流器连接冷排，冷排上设置风扇。
[0010]作为进一步的实现方式，所述冷排通过循环管路连接水箱，循环管路上设置水泵和电磁阀。
[0011]作为进一步的实现方式，还包括温度传感器，用于设置在芯片上。
[0012]作为进一步的实现方式，所述温度传感器连接控制系统，控制系统用于根据芯片
温度以控制水泵功率。
[0013]第二方面，一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热系统，包括如上任一所述的芯片散热装置，还包括芯片，芯片与散热通道的机翼型边界贴合，散热装置中的分流器输出端与散热通道的通道入水孔连接，通道出水孔通过循环冷却系统连接水箱。
[0014]作为进一步的实现方式，还包括温度传感器和控制系统，温度传感器设置于芯片上，温度传感器连接控制系统，控制系统连接水泵。
[0015]作为进一步的实现方式，所述控制系统采用上位机。
[0016]上述本专利技术的有益效果如下：
[0017]1.本专利技术采用微气泡与微通道结合的散热方式，在未增大散热体积的基础上，微气泡浮在散热通道内的液体上方，在机翼形边界上通过，扰动了附着在边界层上的热流体，加快了热流体的流动，带走了热量，加快了流体的速度；这种散热方式集合了体积小、结构简单、生产方便、耗能低、高效、散热效率高等优势，可以进一步满足大功率芯片的散热需求。
[0018]2.本专利技术可以根据温度传感器反馈的芯片实时温度，将温度数据发送给上位机，上位机调节水泵流量，不仅增强了散热能力与效率，还节约了水泵的能量。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1是本专利技术实施例中基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置的结构示意图。
[0021]图2是本专利技术实施例中基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置的工作流程图。
[0022]图3是本专利技术实施例中散热通道的结构示意图。
[0023]图4是本专利技术实施例中的散热原理示意图。
[0024]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
[0025]其中：1.箱体，2.水箱，3.水泵，4.微气泡发生器，5.分流器，6.散热通道，61.通道入水孔，62.机翼型边界，63.通道出水孔，7.汇流器，8.冷排，9.风扇。
具体实施方式
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]实施例一
[0028]本专利技术的一种典型的实施方式中，参考图1
‑
图4所示，一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，装置主要由箱体1、水箱2、水泵3、微气泡发生器4、分流器5、散热通道6、汇流器7、冷排8、风扇9、温度传感器等组成。通过散热通道6将与其贴合的芯片产生的热量及时排出，达到大功率芯片快速散热的目的。
[0029]具体的，箱体1内部设有依次连接的水箱2、水泵3、微气泡发生器4和分流器5，分流器5连接散热通道6一端的通道入水孔61，散热通道6另一端的通道出水孔63通过循环冷却系统连接水箱2。循环冷却系统实现散热装置内的液体对芯片不断进行循环散热。
[0030]如图1所示，分流器5通过管路连接多个散热通道6的通道入水孔61，循环冷却系统包括汇流器7，汇流器7通过管路连接多个通道出水孔63，以便于将从散热通道6的通道出水孔63处流出的液体汇集，汇流器7连接冷排8，冷排8上设置风扇9，汇流器7将液体排到冷排8中，并在风扇9的作用下，对进入冷排8中的水进行冷却。
[0031]冷排8通过循环管路连接水箱2，循环管路上设置水泵和电磁阀，在冷排中冷却后的水，通过水泵的作用重新进入水箱2中进行下一冷却循环。
[0032]本实施例中，多个散热通道6对应多个芯片，芯片与散热通道6上层的机翼型边界62贴合，芯片工作导致将热量传递给散热通道的上机翼型边界层，机翼型边界62为流线型。
[0033]水箱2中的液体通过水泵进入自吸式微气泡发生器4中，并在微气泡发生器4内产生一定的粒子直径可控的微气泡和与流量可控的液相流体，微气泡与液相流体形成均匀的气液两相流，通过分流器5将混合好的气液两相流输送至散热通道进行充分换热，带走热量。
[0034]由于气泡的浮力作用，气泡浮在液相流体的上层，在散热通道内快速滑过并扰乱机翼型边界层上固留的液体以带走固留的热量。其中液相可以选择散热效果更好的冷却液，在冷却介质上提高散热性能。
[0035]温度传感器用于设置在芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，其特征在于，包括箱体，箱体内部设有依次连接的水箱、水泵、微气泡发生器、分流器，分流器连接散热通道一端，散热通道上层为流线型的机翼型边界，水在微气泡发生器内产生微气泡形成气液两相流并经过散热通道，气泡浮在上层滑过散热通道并扰乱机翼型边界上固留的液体以带走固留的热量；散热通道另一端通过循环冷却系统连接水箱。2.根据权利要求1所述的一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，其特征在于，所述分流器通过管路连接多个散热通道的通道入水孔。3.根据权利要求2所述的一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，其特征在于，所述循环冷却系统包括汇流器，汇流器通过管路连接多个散热通道的通道出水孔。4.根据权利要求3所述的一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，其特征在于，所述汇流器连接冷排，冷排上设置风扇。5.根据权利要求4所述的一种基于微气泡扰流的大功率芯片散热装置，其特征在于，所述冷排通过循环管路连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆亮，李秀忠，丁兆磊，郭云龙，徐静，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：