波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计

摘要

[目的]为了满足船舶与水下航行器等对电子器件高效热管理的需求,开展波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计研究。[方法]提出波纹壁树状微通道圆盘热沉的设计原型,基于构形理论,在给定热沉体积和液冷微通道体积的约束条件下,以综合考虑传热和流动压降的复合性能指标(PEC)最大化为目标,对波纹壁的振幅和波长进行构形设计。[结果]结果表明:与直通道热沉相比,波纹壁能增大换热表面积,且凹穴处能够产生涡,因而能够有效降低最高温度。当入口雷诺数为700,900或1100,增大波纹壁的振幅时,热沉最高温度降低了13.5 K,但是压降损失明显增大;减小波纹壁的波长,热沉最高温度降低了4.7 K,压降损失增幅较小;在给定波长较大时,均存在最优振幅使复合性能指标取得极大值;在给定波长较小时,随着振幅的增加,复合性能指标单调递增。[结论]波纹壁能够显著提升树状微通道圆盘热沉的传热性能。通过构形设计能够获得复合性能最佳的最优几何结构。