微通道熱沉過冷流動沸騰研究.pdf

1、微通道熱沉是一種冷卻能力較高的散熱方式，在電子元器件冷卻領域具有廣闊的應用前景。而隨著快速發(fā)展的電子元器件集成與封裝技術，高/超高熱流密度電子元器件冷卻的重要性和關鍵性在國防、航天等領域日益凸顯。相對于微通道熱沉中的單相冷卻技術而言，兩相冷卻技術具有更高的冷卻能力，具有臨界熱流密度高、溫度均勻性好及循環(huán)流量低等優(yōu)點。
　　微通道熱沉作為冷卻系統(tǒng)中的關鍵部件，其流動及換熱特性將會直接影響到整個冷卻系統(tǒng)的性能。而熱沉的流動及換熱性能主

2、要與流道中的質量流率、流道的幾何結構和工質的入口參數(shù)等密切相關。本文針對微通道的流動與換熱性能從進行了數(shù)值分析，研究了上述參數(shù)對微通道熱沉性能的影響。
　　通過調研，本文總結了現(xiàn)有關于兩相微通道熱沉臨界熱流密度和壓降的經驗公式。針對目標結構的微通道熱沉，根據(jù)現(xiàn)有的計算模型對其臨界熱流密度及壓降進行計算，分析了不同工質下微通道的流動及換熱特性。結果表明，相對于其它制冷工質，水在冷卻高/超高熱流密度電子元器件時更加有效，能在相同流量下

3、排散更多熱量。
　　在兩流體模型的基礎上結合RPI過冷沸騰模型，本文對微通道中的過冷流動沸騰的換熱特性進行了探索研究。根據(jù)Fluent數(shù)值計算結果，對微通道中的氣泡體積分數(shù)、液體主流溫度及加熱壁面溫度沿著流動方向的分布規(guī)律進行了分析，并以云圖的方式加以直觀呈現(xiàn)。結果表明，微通道的換熱性能將隨著通道中質量流率的增加而增強，但其壓降則主要由氣泡含量決定，隨著質量流率的增加反而有所減小。兩相微通道熱沉性能并不受單一參數(shù)約束，而是通道中單