含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉制造技术

公开了一种含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉，其包括热沉固定区域

【技术实现步骤摘要】
含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉


[0001]本专利技术属于高功率薄片增益器件散热冷却
，特别是一种含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉
。

技术介绍

[0002]高功率器件产生的温度高
、
器件温度不均一性且散热结构所需泵功较大，影响设备安全是制约高功率薄片增益器件发展的瓶颈
。
面对高功率器件产生的温度高的特点，利用射流冷却的强化换热特性可以为散热问题提供解决方案
。
射流冷却可以利用较低的流速获得较高的速度，高速流体以较高的对流换热系数冲刷换热表面，较好的带走高功率器件产生的热量，降低器件的温度
。
射流冷却发展的一个重要问题是处理换热面的大小和射流冲击区域的大小的关系
。
通常射流冲击区域的大小远小于换热面的大小，这会造成射流冲击区域的换热面温度较低，不在射流冲击区域的换热面的温度依旧较高，器件不能很好的整体散热
。
而微通道结构具有导流的功能，且有单位面积换热能力强的优点，利用微通道结构将射流冲击区域的流体导流到换热面其他区域，能使器件整体温度得到更大的改善
。
因此采用射流冷却和微通道结合的热沉结构，可以很好的处理换热面的大小和射流冲击区域的大小的关系，并且加强换热面的整体换热能力，但是还是无法满足散热性能高
、
温度均匀性好和所需泵功低的散热需求
。
[0003]通过在射流冲击区域中布置微通道结构，可以促使射流流体冲刷换热表面的同时，顺着微通道向换热表面四周流动，与发热器件进行大面积换热，提高换热效率
。
特别的，如图1所示的现有的螺旋微通道热沉结构，流体通过泵功和离心力双重作用在微通道内部与底面进行对流换热，有较好的热均匀性
。
但是，该技术存在两点不合理之处：首先，螺旋微通道热沉结构利用离心力的作用强化换热，但是其换热效果提升的十分有限，不适合应用于散热性能要求高的高功率器件
。
其次，螺旋微通道热沉结构利用离心力的同时，会明显增加所需的泵功，增大泵功，会造成机械振动的增加，从而影响精密设备的可靠性和安全性
。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉，利用含有对称翼型肋的分形树状微通道结构引导射流流体与换热面进行换热，提升器件的热均匀性，且减少冷却系统所需的泵功，防止振动造成精密设备的损坏；通过在分形树状分流区域前方设置对称翼型肋，上流道流体和下流道流体在第一
、
二级合流区域相互冲击，产生加速效果，流速得到提升，减少树状分流后的速度损失，提高了换热性能
。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉包括位于中心对流换热的射流冲击区域
、
引导来自射流冲击区域的流体
向四周流动的分形树状射流冷却微通道和位于四周与固定热沉装置接触的热沉固定区域，其中，所述分形树状射流冷却微通道包括，入口区域，其设于所述分形树状射流冷却微通道靠近所述射流冲击区域的一端，所述入口区域具有导入来自射流冲击区域的流体的入口，出口区域，其设于所述分形树状射流冷却微通道靠近所述热沉固定区域的一端，所述出口区域具有将分形树状射流冷却微通道的流体导出到固定热沉装置内部，所述入口至所述出口形成流体的流动方向，第一级对称翼型肋分流区域，其靠近所述入口区域以接收来自入口的流体，第一级对称翼型肋分流区域设有对称翼型肋以将所述流体在第一级对称翼型肋分流区域分为上流道流体和下流道流体，第一级合流区域，其位于所述第一级对称翼型肋分流区域远离入口区域的一侧，所述上流道流体和下流道流体在第一级合流区域相汇，第一级分形树状分流区域，其位于所述第一级合流区域远离入口区域的一侧以将相汇的流体分成两个流体，两个第二级对称翼型肋分流区域，其位于所述第一级分形树状分流区域远离入口区域的一侧以分别接收所述两个流体，第二级对称翼型肋分流区域设有对称翼型肋以将流体在第二级对称翼型肋分流区域分为上流道流体和下流道流体，两个第二级合流区域，其分别位于两个所述第二级对称翼型肋分流区域远离入口区域的一侧，来自第二级对称翼型肋分流区域的上流道流体和下流道流体在第二级合流区域相汇，四个第二级分形树状分流区域，其位于所述第二级合流区域远离入口区域的一侧以将相汇的流体均分成两个流体以从所述出口导出
。
[0007]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，还包括第
n
级对称翼型肋分流区域
、
第
n
级合流区域和第
n
级分形树状分流区域，
n
为大于2的自然数
。
[0008]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述对称翼型肋的几何形状为半圆柱体和三棱柱组合而成
。
[0009]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，半圆柱体相比三棱柱更靠近入口
。
[0010]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述第一级对称翼型肋分流区域和第二级对称翼型肋分流区域的顶部和底部分别具有适配于对称翼型肋表面的形状，所述形状包括圆弧表面和倾斜表面
。
[0011]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述射流冲击区域的几何形状与几何尺寸和喷管出口面的几何形状与几何尺寸一致
。
[0012]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述第一级对称翼型肋分流区域的上流道流体所在流道宽度和下流道流体所在流道宽度为入口区域流道宽度的一半，所述第二级对称翼型肋分流区域的上流道流体所在流道宽度和下流道流体所在流道宽度为第一级分形树状分流区域流道宽度的一半
。
[0013]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述第一级分形树状分流区域的上流道流体所在流道宽度和下流道流体所在流道宽度为入口区域流道宽度
0.794
倍，所述第二级分形树状分流区域的上流道流体所在流道宽度和下流道流体所在流道宽度为第一级分形树状分流区域流道宽度
0.794
倍
。
[0014]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，所述流体为单相流
。
[0015]所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉中，射流冲击区域为位于中心的圆形区域，所述热沉固定区域为与所述圆形区域同心的圆环区域，所述分形树状射流冷却微通道为自所述圆形区域朝圆环区域的径向辐射分布
。
[0016]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术利用含有对称翼型肋的分形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉，其特征在于：其包括位于中心对流换热的射流冲击区域
、
引导来自射流冲击区域的流体向四周流动的分形树状射流冷却微通道和位于四周与固定热沉装置接触的热沉固定区域，其中，所述分形树状射流冷却微通道包括，入口区域，其设于所述分形树状射流冷却微通道靠近所述射流冲击区域的一端，所述入口区域具有导入来自射流冲击区域的流体的入口，出口区域，其设于所述分形树状射流冷却微通道靠近所述热沉固定区域的一端，所述出口区域具有将分形树状射流冷却微通道的流体导出到固定热沉装置内部，所述入口至所述出口形成流体的流动方向，第一级对称翼型肋分流区域，其靠近所述入口区域以接收来自入口的流体，第一级对称翼型肋分流区域设有对称翼型肋以将所述流体在第一级对称翼型肋分流区域分为上流道流体和下流道流体，第一级合流区域，其位于所述第一级对称翼型肋分流区域远离入口区域的一侧，所述上流道流体和下流道流体在第一级合流区域相汇，第一级分形树状分流区域，其位于所述第一级合流区域远离入口区域的一侧以将相汇的流体分成两个流体，两个第二级对称翼型肋分流区域，其位于所述第一级分形树状分流区域远离入口区域的一侧以分别接收所述两个流体，第二级对称翼型肋分流区域设有对称翼型肋以将流体在第二级对称翼型肋分流区域分为上流道流体和下流道流体，两个第二级合流区域，其分别位于两个所述第二级对称翼型肋分流区域远离入口区域的一侧，来自第二级对称翼型肋分流区域的上流道流体和下流道流体在第二级合流区域相汇，四个第二级分形树状分流区域，其位于所述第二级合流区域远离入口区域的一侧以将相汇的流体均分成两个流体以从所述出口导出
。2.
根据权利要求1所述的含有对称翼型肋的分形树状射流冷却微通道热沉，其特征在于，优选的，还包括第
n
级对称翼型肋分流区域
、
第
n
级合流区域和第
n
级分形树状分流区域，
n
为大于2的自然数
。3.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑飞，夏毅康，屈治国，杨宇清，高伟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：