【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的實(shí)際需求,機(jī)械和電子器件逐漸向高度集成化、微型化的方向發(fā)展,導(dǎo)致微型機(jī)械和電子器件在使用過(guò)程中,熱流密度急劇增大,使得機(jī)械和電子元件的溫度過(guò)高,這極易造成器件的損壞。微通道換熱器因?yàn)槠涑叽缥⑿　挝惑w積換熱面積大和可有效強(qiáng)化傳熱過(guò)程等優(yōu)勢(shì)在微機(jī)電、微電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)外研究表明微通道換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸是對(duì)換熱器的換熱性能變化的有至關(guān)重要的影響因素,因此微通道換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化對(duì)于提高微通道換熱器的換熱性能與改善微通道流動(dòng)特性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。本文采用平直換熱微通道作為基本模型,通過(guò)數(shù)值模擬的方式對(duì)換熱微通道的換熱特性進(jìn)行研究。在基本模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,改變微通道的入口形狀,通過(guò)5種不同入口的對(duì)比分析,探討入口形狀對(duì)換熱性能的主要影響因素:在對(duì)入口形狀的分析之上進(jìn)行了流道長(zhǎng)度對(duì)換熱性能影響的模擬分析,并提出了折線型流道的結(jié)構(gòu)來(lái)取代直流道。結(jié)果表明,入口形狀對(duì)換熱性能的影響主要取決于入口形狀的水力周長(zhǎng)與重心高度。在相同入口流量下,入口水力周長(zhǎng)越長(zhǎng),重心高度越低微通道換熱性能越好,溫度分布越均勻。折線型流道可以有效的優(yōu)化微通道換熱過(guò)程中的溫度分布,加強(qiáng)了微通道中的換熱工質(zhì)的混合。為進(jìn)一步提高換熱器的性能,本論文提出了雙層錯(cuò)列的微通道排布方式,對(duì)不同入口速度情況下單層優(yōu)化微通道的模型與雙層錯(cuò)列優(yōu)化微通道模型進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)雙層錯(cuò)列的微通道排布方式可以強(qiáng)化微通道中工質(zhì)的混合,降低流截面中工質(zhì)溫差。采用雙層錯(cuò)列排布方式其芯片平均溫度要比單層排布低4℃。
【圖文】：

2圖 1-1 傳統(tǒng)微通道換熱模型如圖1-1所示為傳統(tǒng)微通道換熱模型,電子芯片在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的大量熱量通過(guò)硅基底傳導(dǎo)至道微通道換熱通道平面內(nèi)，換熱媒介再將芯片產(chǎn)生的熱流由出口帶出系統(tǒng)，從而降低電子芯片的溫度，，優(yōu)化電子芯片的溫度分布。微通道的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與常規(guī)尺寸換熱器不同，由于微通道結(jié)構(gòu)微小，難以加工，因此微通道的加工采用在板層蝕刻，或者激光加工等方法，通過(guò)進(jìn)行板路的堆疊來(lái)形成微通道結(jié)構(gòu)，如下圖 1-2 所示。圖 1-2 微通道結(jié)構(gòu)示意圖微型化工藝和高水平冷卻通道技術(shù)促進(jìn)和推動(dòng)了在工業(yè)中很多不同地方不同領(lǐng)域的高水平突破研究進(jìn)展。微芯片在如今高水平科學(xué)技術(shù)中扮演著一個(gè)重要無(wú)比的角色，推動(dòng)了不同領(lǐng)域的精密工作條件，提供了新世紀(jì)新技術(shù)的科研方向，對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)設(shè)備注入了新鮮的血液。由于微芯片的高度集成化和微型化的優(yōu)點(diǎn)，這讓工作中的熱流密度快速增大，熱穩(wěn)定性不斷下降，不僅會(huì)使微型化的工作優(yōu)勢(shì)喪失，更容易產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn)和麻煩。如果想讓高熱流密度微芯片有正常工作的環(huán)境和

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 1-1 傳統(tǒng)微通道換熱模型如圖1-1所示為傳統(tǒng)微通道換熱模型,電子芯片在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的大量熱量通過(guò)硅基底傳導(dǎo)至道微通道換熱通道平面內(nèi)，換熱媒介再將芯片產(chǎn)生的熱流由出口帶出系統(tǒng)，從而降低電子芯片的溫度，優(yōu)化電子芯片的溫度分布。微通道的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與常規(guī)尺寸換熱器不同，由于微通道結(jié)構(gòu)微小，難以加工，因此微通道的加工采用在板層蝕刻，或者激光加工等方法，通過(guò)進(jìn)行板路的堆疊來(lái)形成微通道結(jié)構(gòu)如下圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK124

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701808