摘要：为了深入了解微结构对散热器换热性能的影响,实现不同工况下的高效冷却,本文针对不同散热器结构设计,对其与空气对流换热性能进行了研究。采用计算流体力学数值模拟方法,通过改变散热器单元的数值模拟条件、如来流方向、来流速度、热流密度等,对不同微结构形状、排布的换热单元的换热效率及流动情况进行了研究。结果发现,中空微柱结构散热器效果优于微翅片结构或翅片-微柱混合结构。中空微柱的优势在于促进了微柱周围空气的局部紊流,从而提高了近壁面边界层内冷空气平均流速。在垂直来流情况下,该设计有利于充分利用空气动能,对微柱内外散热面进行冲刷,从而提高对流换热效率。分析发现,随着微结构高度的增加,换热的提升比例降低。随微结构密度变化,散热器的平均传热系数存在一个峰值。这表明在考虑材料利用率的情况下,微结构参数存在一个最优值。本文设计优化的空心微柱在高5 mm、间距6 mm的情况下,换热性能达到最优值,与传统微翅片相比可将平均温度降低10%~15%。