電子器件散熱用微槽平板熱管與微通道傳熱機理研究.pdf

1、電子器件向高密度大功率方向發(fā)展,使得芯片熱流密度提高,散熱空間減小。使得傳統(tǒng)的散熱方式不得滿足電子技術(shù)日益發(fā)展的要求,微槽平板熱管因其在電子器件散熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而成為研究和開發(fā)的熱點。
　　 微槽平板熱管雖然結(jié)構(gòu)簡單,但內(nèi)部發(fā)生的物理過程十分復(fù)雜,有些機理尚未達成共識。本文在大量查閱現(xiàn)有國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上,總結(jié)并綜合前人有關(guān)微槽平板熱管理論研究方面的成果,對微槽矩形槽平板熱管進行了較為深入的研究。
　　 本文的研究

2、分為四個部分,第一部分為平板熱管的設(shè)計要點及制造工藝,指出了設(shè)計中要注意工質(zhì)與管殼材料的相容性,制作時要嚴格控制清洗、檢漏、充裝等關(guān)鍵工序以保證制作質(zhì)量并對熱管的傳熱極限進行了討論。第二部分在充分考慮槽道內(nèi)汽--液界面剪切摩擦力下,建立了微矩形槽平板熱管的數(shù)學模型,通過迭代計算得出工質(zhì)質(zhì)量流量、流體和蒸汽平均流速、汽--液界面彎月面半徑及蒸汽和液體壓力沿槽向分布規(guī)律。并對實驗用微矩形槽銅--水平板熱管進行了實驗研究,結(jié)果表明:此熱管具有

3、良好的啟動特性,其最佳充液率在1.3左右,重力能輔助熱管換熱,改善熱管的傳熱性能,提高冷凝段的冷凝能力能有效地提高熱管的傳熱性能。第三部分最后對熱管外壁面溫度值的計算結(jié)果和實驗結(jié)果進行了比較,兩者數(shù)值基本一致:同時使用ANSYS熱分析軟件進行了仿真,對迭代計算出的熱管表面中心點溫度值與仿真結(jié)果比較誤差僅5.27％。證明了所建數(shù)學模型與實際相符,對熱管的理論分析具有指導意義最后采用ANSYS熱分析軟件對矩形槽、梯形槽、三角形槽三種不同結(jié)構(gòu)

4、的平板熱管進行模擬仿真,比較了加熱功率分別為30W、40W、50W三種情況下熱管下表面中心點溫度值。第四部分對矩形微通道的傳熱和流動特性進行了三維數(shù)值模擬,通過分析所建模型可為設(shè)計和分析微通道的性能提供理論參考。
　　 通過本文的研究得出:本文對電子器件散熱用的微槽平板熱管所建的數(shù)學模型與實際基本相符,能真實反映微槽平板熱管的傳熱特性對熱管的理論分析具有指導意義,且梯形槽平板熱管具有更優(yōu)良的傳熱性能。矩形微通道所建模型能較為真實