【摘要】：隨著集成電路的快速發(fā)展,電子元件的發(fā)熱功率也越來越高。如果產(chǎn)生的熱量積聚在電子元件內(nèi)不能夠快速散失,將會導(dǎo)致過高的溫度,嚴(yán)重?fù)p害電子元件的功能和使用壽命。因此,如何對高熱流密度電子元件進(jìn)行有效的熱管理,成為集成電路行業(yè)發(fā)展亟需解決的問題。微通道耦合射流冷卻技術(shù)由于整合了微通道熱沉冷卻技術(shù)和射流冷卻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是未來解決高熱流密度電子元器件散熱問題的有效途徑之一。本文以水為冷卻介質(zhì),對微通道耦合射縫射流換熱系統(tǒng)(M-SJ)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容包括:(1)通過數(shù)值模擬的方法研究了通道橫截面形狀分別是梯形(TM-SJ)、矩形(RM-SJ)和圓形(CM-SJ)的三種微通道耦合射縫射流系統(tǒng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),梯形微通道耦合射縫射流系統(tǒng)(TM-SJ)具有最低的底面平均溫度和最小的底面溫差,并進(jìn)一步對造成三種微通道耦合射縫射流系統(tǒng)之間的冷卻效果差異的原因進(jìn)行了分析。(2)對梯形微通道耦合射縫射流熱沉(TM-SJ-HS)中的流動和傳熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并與未添加射流沖擊的梯形微通道熱沉(TM-HS)作了比較。研究發(fā)現(xiàn),盡管流體通過TM-SJ-HS的壓降略大于TM-HS,但是,TM-SJ-HS的降溫和均溫效果均優(yōu)于TM-HS。此外,還擬合出了用于計(jì)算梯形微通道耦合射縫射流換熱系統(tǒng)(TM-SJ)的平均努塞爾數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,能夠準(zhǔn)確地表達(dá)TM-SJ中的對流傳熱特性。(3)通過數(shù)值模擬的方法研究了射縫對TM-SJ流動和傳熱性能的影響。探究了射縫位置的影響,分析了TM-SJ的底面平均溫度和底面溫差隨射縫位置的變化規(guī)律,找到了能夠使TM-SJ具有最佳冷卻效果的射縫位置。對TM-SJ中射縫長度進(jìn)行了研究,分析了TM-SJ的底面平均溫度和底面溫差受到射縫長度的影響規(guī)律。(4)通過數(shù)值模擬的方法研究了梯形微通道的幾何參數(shù)(通道的高度,通道的底面寬度和通道側(cè)面與上底面的夾角)對TM-SJ中流動和傳熱性能的影響。并對三個幾何參數(shù)對TM-SJ的底面平均溫度和底面溫差影響程度的大小進(jìn)行了比較。(5)對梯形微通道耦合射縫射流熱沉(TM-SJ-HS)應(yīng)用于聚光光伏電池?zé)峁芾磉M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析了射縫板上不同的流體分配方式對TM-SJ-HS冷卻效果的影響,并對不同TM-SJ-HS冷卻下的聚光光伏電池的發(fā)電效果進(jìn)行了比較。
【圖文】：

圖 1-2 單束射流沖擊區(qū)域流動分布圖[54]Fig. 1-2 Flow conditions of single jet impingement[54] 等人[55]采用數(shù)值模擬的方法研究了單股圓形自由射流對發(fā)熱壁液體中的速度和溫度分布以及發(fā)熱壁面中的溫度分布。than 等人[56]對噴嘴出口雷諾數(shù)在 5000~124000 范圍內(nèi)的射流沖擊行了整理和分析；結(jié)果表明有關(guān)單個圓形射流沖擊局部傳熱系數(shù)到板間距和從駐點(diǎn)的徑向位移的函數(shù)；他們還發(fā)現(xiàn)在半徑大于 6的間距不超過 12 個噴嘴直徑的范圍內(nèi)，努塞爾數(shù)與噴嘴到板的間l 等人[57]通過實(shí)驗(yàn)研究了二維傾斜空氣射流對均勻加熱平板傳熱努塞爾數(shù)與空氣射流相對于板的傾斜角，噴嘴出口到板間距，以有關(guān)，，并提出了用于預(yù)測局部努塞爾數(shù)的關(guān)聯(lián)式。人[58]根據(jù)文獻(xiàn)中射流雷諾數(shù) Re=600~1400 和無量綱噴嘴尖端與

流沖擊冷卻散熱與射流沖擊散熱各自的優(yōu)缺點(diǎn)，近年來，合起來，這樣就能同時發(fā)揮微通道散熱技術(shù)與較大的換熱系數(shù)，而且可以維持良好的均溫效射流作用下微通道散熱器的強(qiáng)化傳熱進(jìn)行了實(shí)較。在泵功率 P=0.072W 下，沖擊空氣射流作行流作用下的微通道熱沉提高了約 48.5%。此沖擊射流微通道散熱器具有比多管形微通道散模擬的方法研究了具有切向沖擊射流和變流體現(xiàn)，與傳統(tǒng)的微通道散熱器相比，添加射流沖實(shí)現(xiàn)了較小的溫差。此外，流體粘度對散熱器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN40;TP60

【參考文獻(xiàn)】

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2656784