帶肋表面氣體噴吹冷卻的數(shù)值研究.pdf

1、本文以對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，研究以空氣為輸運熱量介質(zhì)的散熱技術，試圖采用氣體噴吹與加肋片的散熱方式相結合，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風扇與肋片結合的散熱方式，使噴吹在局部區(qū)域產(chǎn)生高換熱系數(shù)的同時，運用肋片的不同分布形式減小熱量與溫度分布的不均勻性。在整個發(fā)熱表面上，氣體噴吹會產(chǎn)生極大的熱量不均勻的分布，而熱的不均勻分布，會造成發(fā)熱表面的局部溫度過高，容易產(chǎn)生熱應力的問題，從而使得功率元件的散熱效能和可靠性下降

2、。 本文對于具有一定功率的發(fā)熱元件，通過對它散熱的物理現(xiàn)象的分析，建立與之相對應的數(shù)學和幾何模型，通過運用數(shù)值分析軟件對其進行求解，驗證這種氣體噴吹與肋片散熱相結合的新型的散熱技術的可行性。在保持空氣質(zhì)量流量和其他參數(shù)不變的條件下，運用數(shù)值分析軟件對噴嘴及肋片散熱器的結構分別進行一定程度的優(yōu)化，最終使其散熱效果達到最佳。通過數(shù)值求解，可以對不同工況下得到的速度場以及溫度場的分布進行分析，觀察影響換熱效果的因素，對于噴嘴來說，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；而對于肋片散熱器來說，肋片高度則是主要因素，經(jīng)過計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，設計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，通過對這三種形式進行散熱分析，發(fā)現(xiàn)V型散熱效果最好，因此，最終設計了由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