【摘要】：隨著微機(jī)電加工技術(shù)的進(jìn)步,微小型電子設(shè)備封裝尺寸迅速減小,熱流密度急劇增長,使得設(shè)備的穩(wěn)定性與壽命受到影響,因此微小型電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)受到廣泛關(guān)注。微通道散熱系統(tǒng)因其規(guī)格小、單位面積換熱效率高和可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),成為了微小型電子設(shè)備散熱研究的焦點(diǎn)。作為微通道散熱系統(tǒng)的主要組成部分,微泵和微通道散熱器是提高系統(tǒng)散熱性能的關(guān)鍵點(diǎn)。因此微泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)、微通道散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化對于提高微通道散熱系統(tǒng)的散熱性能具有十分重要的意義。在經(jīng)典壓電驅(qū)動(dòng)泵的基礎(chǔ)上對其主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。分別對杠桿和橋式外部移放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行了模型設(shè)計(jì),并構(gòu)建了液壓式外部放大機(jī)構(gòu)。對三種外部放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和數(shù)值建模,以有限元法驗(yàn)證模型的正確性。其中,液壓式微位移放大機(jī)構(gòu)性能最優(yōu),其放大倍數(shù)是50.6,頻率是6.94kHz,且結(jié)構(gòu)體積僅有240.21mm3。設(shè)計(jì)出盤式截止閥作為壓電驅(qū)動(dòng)泵的閥門,并對其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和濕模態(tài)分析以確定其振動(dòng)性能,壓電驅(qū)動(dòng)泵的盤式截止閥振動(dòng)幅值為0.048mm。最終得到壓電驅(qū)動(dòng)泵的輸出流量為67.038ml/min。為了在微泵輸出流量內(nèi),進(jìn)一步提高微通道散熱系統(tǒng)的散熱性能,對矩形微通道散熱器的結(jié)構(gòu)和截面形狀進(jìn)行理論優(yōu)化、仿真和實(shí)驗(yàn)分析。依據(jù)有效集算法對微通道散熱器的多目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,建立了熱阻與所需泵功率耦合模型,得最優(yōu)解為26孔矩形微通道,熱阻為0.2574K/W,所需泵功率為3.243×10-5W。在最優(yōu)矩形微通道散熱器的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行截面仿真優(yōu)化.結(jié)果表明.新截面微通道散熱器比最優(yōu)矩形散熱器性能提高6.49%。搭建微通道散熱系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái),結(jié)果表明,矩形微通道熱阻的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析誤差為7.45%,所需泵功率實(shí)驗(yàn)值與理論誤差為2.32%。新截面微通道散熱器的散熱性能比矩形微通道散熱器提高了 11.3%。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH38
【圖文】：

的微通道散熱器。對這種新提出的、緊湊的、適于小型設(shè)備的散熱器進(jìn)行實(shí)逡逑驗(yàn)，其結(jié)果表明該散熱器可以將集成電路最高溫度控制在７１°Ｃ以下，表明微逡逑通道散熱器換熱性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方式［９］。如圖１－１所示，Ｐｅｒｒｅｔ等人則在基底材逡逑料和微通道截面形狀上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了矩形、菱形和六邊形三種截面的硅逡逑襯底微通道集成散熱裝置，數(shù)值分析結(jié)果顯示：在一定的壓降、溫升的條件逡逑下，矩形截面微通道熱阻最低逡逑Ｖ／＾ｒ－＾７／邐—，，—逡逑■ｄ＂ｈ邋ｒ邋ｎ邋ｎ邋ｎ１／邋Ａ！邋＜＾）逡逑Ｄ邋ｒ邋ｎ邋ｍ邋ｈ邋ｔ７邐！邋Ｖｉ邋｜逡逑邐邋Ｌ邋Ｊ邋Ｊ邋Ｕ邋／Ｖ￣Ｉ邋２ａ邋！逡逑＾邋；ｔ：邋＊逡逑圖１－１矩形、菱形和六邊形三種截面的微通道示意圖逡逑２１世紀(jì)后，隨著微細(xì)加工技術(shù)的提高，Ｄｅｂｏｒａｈ設(shè)計(jì)了不斷分支的盤形逡逑和直通微通道散熱器「Ａ，如圖１－２所示。在盤形和直通微通道散熱器通道總逡逑２逡逑

年新加坡國立大學(xué)的Ｙｏｎｇ和Ｓｉｎｇｈ等人在矩形微改變傾斜角和翅片間距研究其對于傳熱性能的影響［１的斜翅片傾斜角和翅片間距都有利于提高散熱性能，傾斜角為２７°、翅片距離為４００ｐｍ時(shí)，該型號斜通道傳熱性能提高了邋４７％。伊斯蘭自由大學(xué)的Ａｋｂａ同濃度氧化銅下，研究了在矩形微通道中添加不同于散熱性能的影響＇？。在散熱介質(zhì)是４％的氧化銅寬度為０．３２５的半附加肋板微通道散熱器不僅摩擦低，而且傳熱系數(shù)高，成為最佳比例的微通道散熱的Ａｎｄｈａｒｅ等人設(shè)計(jì)、制造和測試了一種多通道歧圖１－３所不。在質(zhì)量流量只有２０ｇ／ｓ，壓降只有５．８５ｂ器傳熱系數(shù)達(dá)２００００Ｗ／（ｍ２．ｋ：ｕ逡逑

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本文編號：2721803