【摘要】：脈動熱管具有結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效率高、適應(yīng)性能強等特點,已被廣泛地應(yīng)用于電子元器件散熱技術(shù)中。目前,對于脈動熱管運行過程中的兩相流動和傳熱傳質(zhì)機理還未充分揭示,且研究中所使用的工質(zhì)多為單工質(zhì)。本文結(jié)合脈動熱管在啟動階段和穩(wěn)定運行階段的特點,對管徑為2 mm、彎頭數(shù)量為5的銅制脈動熱管建立了數(shù)學(xué)和物理模型,并使用VOF(Volume of Fluid)多相流模型、CSF(Continue Surface Force)表面張力模型和湍流模型,進行了數(shù)值模擬。本文分析了使用丙酮、甲醇、乙醇3種單工質(zhì)的脈動熱管在啟動、穩(wěn)定運行和傳熱極限階段的氣液兩相分布、工質(zhì)流動和溫度變化特性;對比研究了使用上述3種單工質(zhì)和不同組分比例的甲醇/乙醇和丙酮/乙醇混合工質(zhì)(體積比分別為1:1,、3:1和7:1),在不同工質(zhì)充液率(40%、50%、60%)和加熱功率(20 W、30 W、40 W、50 W、60 W)下,脈動熱管傳熱性能的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,脈動熱管在運行過程中,管內(nèi)工質(zhì)會形成穩(wěn)定、單一方向上的循環(huán)流動。隨加熱功率的增加,脈動熱管內(nèi)部會發(fā)生局部干涸的現(xiàn)象,相較于乙醇、甲醇兩種工質(zhì),使用丙酮工質(zhì)的脈動熱管更容易發(fā)生局部干涸的現(xiàn)象。對比單工質(zhì)和混合工質(zhì),工質(zhì)充液率為40%時,在甲醇、丙酮工質(zhì)中分別加以不同體積比例的乙醇工質(zhì),能夠有效地避免或延緩脈動熱管出現(xiàn)局部干涸的現(xiàn)象;在較大加熱功率下,混合工質(zhì)脈動熱管較單工質(zhì)脈動熱管的傳熱性能更優(yōu)。在工質(zhì)充液率為50%時,丙酮/乙醇混合工質(zhì)脈動熱管相較于丙酮工質(zhì)脈動熱管,能夠有效地避免或延緩脈動熱管出現(xiàn)局部干涸的現(xiàn)象;在較大加熱功率下,丙酮/乙醇混合工質(zhì)脈動熱管的傳熱性能,相較于工質(zhì)充液率為40%時得到了改善。在工質(zhì)充液率為60%時,使用混合工質(zhì)和單工質(zhì)的脈動熱管均未發(fā)生局部干涸的現(xiàn)象,混合工質(zhì)相較于單工質(zhì),在傳熱性能方面并未表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。
【圖文】：

圖1-1 所示為電子器件典型的散熱設(shè)計方案層次規(guī)劃[6]，，主要分為三大部分，這三部分的散熱過程依次為芯片到芯片基片的熱傳導(dǎo)、芯片基片再傳遞到封裝冷卻板，最后封裝冷卻板通過與環(huán)境的自然對流將芯片產(chǎn)熱傳遞出去。針對芯片到芯片基板的散熱，目前的研究主要集中在研制新的基片材料，以

圖 1-2 脈動熱管工作原理示意圖ure 1-2 Principle diagram of heat transfer in pulsating hea
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN62;TK172.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2707539