帶肋表面氣體噴吹冷卻的數(shù)值研究.pdf

1、本文以對(duì)微電子芯片的散熱為工程背景，將其抽象為發(fā)熱表面的有效冷卻問題，研究以空氣為輸運(yùn)熱量介質(zhì)的散熱技術(shù)，試圖采用氣體噴吹與加肋片的散熱方式相結(jié)合，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風(fēng)扇與肋片結(jié)合的散熱方式，使噴吹在局部區(qū)域產(chǎn)生高換熱系數(shù)的同時(shí)，運(yùn)用肋片的不同分布形式減小熱量與溫度分布的不均勻性。在整個(gè)發(fā)熱表面上，氣體噴吹會(huì)產(chǎn)生極大的熱量不均勻的分布，而熱的不均勻分布，會(huì)造成發(fā)熱表面的局部溫度過高，容易產(chǎn)生熱應(yīng)力的問題，從而使得功率元件的散熱效能和可靠性下降

2、。 本文對(duì)于具有一定功率的發(fā)熱元件，通過對(duì)它散熱的物理現(xiàn)象的分析，建立與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)和幾何模型，通過運(yùn)用數(shù)值分析軟件對(duì)其進(jìn)行求解，驗(yàn)證這種氣體噴吹與肋片散熱相結(jié)合的新型的散熱技術(shù)的可行性。在保持空氣質(zhì)量流量和其他參數(shù)不變的條件下，運(yùn)用數(shù)值分析軟件對(duì)噴嘴及肋片散熱器的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，最終使其散熱效果達(dá)到最佳。通過數(shù)值求解，可以對(duì)不同工況下得到的速度場(chǎng)以及溫度場(chǎng)的分布進(jìn)行分析，觀察影響換熱效果的因素，對(duì)于噴嘴來說，受影

3、響的主要因素在于噴嘴的尺寸、噴吹的速度以及噴嘴的排列形式；而對(duì)于肋片散熱器來說，肋片高度則是主要因素，經(jīng)過計(jì)算分析后可以確定出這些基本幾何參數(shù)的取值范圍。 最后根據(jù)前邊的分析，設(shè)計(jì)了幾種不同形式的散熱器，如V型、拋物線型、橢圓形肋片高度分布函數(shù)的散熱器，通過對(duì)這三種形式進(jìn)行散熱分析，發(fā)現(xiàn)V型散熱效果最好，因此，最終設(shè)計(jì)了由V型組合在一起的波浪型肋片高度分布函數(shù)的散熱器形式。證明其與普通肋片散熱器相比，在相同的工況下，比普通散熱器