波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计

作     者：黄景耀 谢志辉 南刚 陆卓群 戈延林 HUANG Jingyao;XIE Zhihui;NAN Gang;LU Zhuoqun;GE Yanlin

作者机构：海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 武汉工程大学热科学与动力工程研究所湖北武汉430205 武汉工程大学机电工程学院湖北武汉430205 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51979278 51579244 51506220) 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2023年第18卷第2期

页      码：260-270页

摘      要：[目的]为了满足船舶与水下航行器等对电子器件高效热管理的需求,开展波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计研究。[方法]提出波纹壁树状微通道圆盘热沉的设计原型,基于构形理论,在给定热沉体积和液冷微通道体积的约束条件下,以综合考虑传热和流动压降的复合性能指标(PEC)最大化为目标,对波纹壁的振幅和波长进行构形设计。[结果]结果表明:与直通道热沉相比,波纹壁能增大换热表面积,且凹穴处能够产生涡,因而能够有效降低最高温度。当入口雷诺数为700,900或1100,增大波纹壁的振幅时,热沉最高温度降低了13.5 K,但是压降损失明显增大;减小波纹壁的波长,热沉最高温度降低了4.7 K,压降损失增幅较小;在给定波长较大时,均存在最优振幅使复合性能指标取得极大值;在给定波长较小时,随着振幅的增加,复合性能指标单调递增。[结论]波纹壁能够显著提升树状微通道圆盘热沉的传热性能。通过构形设计能够获得复合性能最佳的最优几何结构。

主 题 词：构形理论 电子器件冷却 微通道热沉 波纹壁 热设计 

学科分类：08[工学] 082402[082402] 0824[工学-林业工程类] 

D　O　I：10.19693/j.issn.1673-3185.02446

馆 藏 号：203121391...