本文關(guān)鍵詞：波壁微通道內(nèi)脈動流動與傳熱特性研究

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【摘要】：隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,芯片上電子元器件的集成數(shù)量與日俱增,電子芯片的性能越來越好,因而所消耗的功率也越來越大,隨之而來就會產(chǎn)生大量的熱量,傳統(tǒng)的自然對流或者強迫風冷對空間位置要求高、久后噪聲大且主要的散熱能力已經(jīng)滿足不了某些電子芯片的封裝和散熱需求,因而大量的電子元件主要是因熱失效而影響了其使用性能和壽命,嚴重阻礙了電子科學(xué)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與發(fā)展。微通道液冷技術(shù)需要的空間小、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小且散熱能力遠遠高于風冷,同時隨著封裝工藝技術(shù)的進步,液冷系統(tǒng)的安全隱患已經(jīng)逐漸減小,因而為了滿足高熱流密度電子芯片的散熱需求,微通道內(nèi)液體流動和傳熱的研究已經(jīng)是高熱流密度電子芯片均衡散熱的一個重要研究方向。為了增強換熱,主要的方法是打破流體的邊界層,增強流體的相互擾動與滲混,而目前最常用的方法是通過增加流速來實現(xiàn),但這種方法能耗高且效果不大。鑒于上述原因,本文從微通道的結(jié)構(gòu)及其傳熱傳質(zhì)熱性的角度出發(fā),以波壁微通道和脈動流場作為研究對象,通過數(shù)值仿真來研究它們的振幅、波長及脈動頻率等相關(guān)參數(shù)對流動及換熱特性的影響,同時對比研究了直壁微通道和定常流場。最后根據(jù)仿生學(xué)原理,通過研究動植物和大自然的輸運系統(tǒng),設(shè)計出一種具有良好質(zhì)熱傳遞特性和壁面溫度均勻性的分形波壁微通道散熱器。首先通過數(shù)值仿真的方法對定常與脈動流場下,其內(nèi)流體的流動與換熱特性進行研究,并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,然后對模型進行加工,搭建可視化實驗平臺和CPU散熱的液冷系統(tǒng),以實驗的方式驗證其散熱性能,并實驗研究不同濃度的三氧化二鋁納米流體在該散熱器中的質(zhì)熱傳遞特性。研究結(jié)果表明,周期性變化的流道和周期性變化的流場相結(jié)合具有顯著強化流體流動的質(zhì)熱傳遞的能力;分形微通道散熱器具有良好的質(zhì)熱傳遞特性和壁面溫度分布的均勻性;三氧化二鋁納米流體相對于純水介質(zhì)來說,具有更好的對流換熱能力;電腦CPU液冷系統(tǒng)相對于風冷來說,可以使CPU保持在一個良好的工作溫度范圍,顯著提升了其使用性能,同時噪音非常小。
【關(guān)鍵詞】：液冷技術(shù) 質(zhì)熱傳遞 波壁微通道 脈動流 分形微通道散熱器 納米流體
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
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本文編號：862620