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双层微通道热沉关键参数的优化
  • ISSN号:0253-231X
  • 期刊名称:《工程热物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]北京科技大学机械工程学院热能工程系,北京100083, [2]华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京102206, [3]低品位能源多相流与传热北京市重点实验室,华北电力大学,北京102206
  • 相关基金:国家自然科学基金资助(No.51176010);教育部新世纪优秀人才计划(No.NCET-11-0635);中央高校基本科研业务费专项资金(No.12ZX12)
中文摘要:

相比于单层热沉,双层热沉显著改善芯片温度均匀性。本文建立了双层热沉的三维流固耦合模型,采用参数递进优化法,对硅基水冷双层热沉的几何结构(流道数Ⅳ、下层流道高度Hc1、上层流道高度Hc2和肋条宽度Wr)及上下两层通道的流速比t进行了优化研究。结果表明,在泵功0.2W和热流密度100W·cm^-2时,最佳的双层热沉结构和通道流速比分别为:Nopt=70,Hc1,opt=200μm,Hc2,opt=650μm,Wr1opt=71.48μm和topt=1.85,相比于同样操作条件和几何参数的单层热沉,热阻降低了11.3%,热沉的最大温差从单层热沉的4.6K降低到0.5K,显著改善了热沉的温度均匀性。

英文摘要:

As compared with single-layer microchannel heat sink (SL-MCHS), double-layer mi- crochannel heat sink (DL-MCHS) can significantly improve the temperature uniformity of electric elements. This work uses a three-dimensional solid-fluid conjugate model incorporated with a pro- gressive optimization procedure to optimize the cooling performance of a water-cooled, silicon-based DL-MCHS. Four geometric parameters (channel number N, bottom channel height H~I, upper channel height He2, and vertical rib width Wr) and coolant velocity ratio of upper channel to bottom channel, t, are selected as optimized variables. The results show that at a fixed pumping power of 0.05 W and a heat fluxes qw=100 W.cm-2, the optimal geometric structure and coolant velocity ratio for the DL-MCHS are Nopt=70, Hcl,opt=200 ~tm, Hc2,opt:650 btm, Wr,opt=71.48 μm, and topt=1.85. The thermal resistance of the optimal DL-MCHS is reduced by 11.3% compared to the SL-MCHS, and the maximum temperature difference is reduced to 0.5 K, which is far less than 4.2 K of the SL-MCHS.

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期刊信息
  • 《工程热物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所
  • 主编:徐建中
  • 地址:北京2706信箱
  • 邮编:100080
  • 邮箱:xb@mail.etp.ac.cn
  • 电话:010-62584937
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-231X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2091/O4
  • 邮发代号:2-185
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21026