【技术实现步骤摘要】
一种流动减阻的非均匀微通道热沉及设计方法
[0001]本专利技术涉及微通道换热
,尤其是涉及一种流动减阻的非均匀微通道热沉及设计方法。
技术介绍
[0002]随着信息技术的快随迭代,电子元件正向高度集成化、微型化发展,导致单位面积的产热量迅速升高。现有的高功率电子元件局部热流密度已突破1000W/cm2,远超出传统风冷技术的散热极限,如大功率LED、激光二极管阵列、超高性能处理器等。如果不能将产生的热量及时有效地导出,势必导致器件温度的升高,造成器件工作性能的下降,甚至烧毁。
[0003]微通道热沉是一种紧凑型高效换热器,已广泛应用于高功率电子元件的散热。通过在基板上加工数十条以上的细长微通道(水力直径约50~1000μm),一方面形成远大于常规换热器的换热面积,另一方面微尺度效应使微通道内对流传热增强。然而,狭小的微通道截面导致较大的流动阻力,这就需要消耗较多的泵功。流动阻力的大小与微通道的结构有关。在满足散热要求的前提下,应采用流动阻力较小的微通道结构,从而确保冷却系统较高的经济效益,有助于节能减排。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种流动减阻的非均匀微通道热沉及设计方法,利用解析表达式,结合多目标优化算法,可以快速得到总热阻和总泵功率均达到最低的非均匀微通道最优结构参数。相比于传统的均匀微通道热沉,通过优化所得最优热沉在相同散热性能下显著节省泵功率,从而实现更高的经济效益。
[0005]为实现上述目的,本专利技术提供了一种流动减阻的非均匀微通道热沉,非均匀 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种流动减阻的非均匀微通道热沉,其特征在于,非均匀微通道热沉由冷却液入口、入口分液槽、非均匀微通道、出口集液槽、冷却液出口、热沉底板、热沉盖板组成;热沉底板与热沉盖板通过胶粘或螺栓连接实现密封,防止冷却液从缝隙流出;冷却液由冷却液入口流入,经过入口分液槽分配至非均匀微通道,通过非均匀微通道壁面吸收热量后,汇入出口集液槽,最后由冷却液出口流出。2.根据权利要求1所述的一种流动减阻的非均匀微通道热沉,其特征在于,非均匀微通道由若干高度相同、宽度不同的微通道构成,微通道沿热沉中心线对称分布,宽度由热沉中心线向两侧依次减小。3.根据权利要求1所述的一种流动减阻的非均匀微通道热沉,其特征在于,非均匀微通道采用若干高度相同、部分宽度相同的微通道构成,微通道沿热沉中心线对称分布,宽度由热沉中心线向两侧依次减小。4.一种流动减阻的非均匀微通道热沉的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对于非均匀微通道的第n个通道单元,固体部分的能量方程为:其中,T
s
为固体温度,λ
s
为固体导热系数,W
w,n
为第n个单元的壁厚,h
n
为对流换热系数,T
f
为流体温度;流体部分的能量方程为:其中,为第n个微通道单元的质量流量,c
p
为比热容;q
in
为自壁面输入的热流密度,W
n
为第n个微通道单元的宽度;边界条件为:其中,H
c
为微通道的高度,T
in
为流体的入口温度;将边界条件(3)代入到公式(1)和(2),求解得到第n个通道单元的热阻表达式:
其中,ρ
f
为冷却液密度,v
in,n
为通道单元的入口流速,W
技术研发人员:邵卫,商学硕,崔峥,栗庆文,王怡欣,曹群,李子睿,王瑞,曾晓昕,
申请(专利权)人:山东高等技术研究院,
类型:发明
国别省市:
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