纳米流体在芯片微通道中的流动与换热特性

摘要

对去离子水及体积分数分别为0.15%和0.26%的水基γ-Al2O3纳米流体在当量直径为194.5 μm的硅基梯形芯片微通道内的层流流动和换热特性进行了实验研究.考察了Reynolds数、Prandtl数以及体积分数对流动换热的影响.结果发现,使用纳米流体后,压降无明显增加,纳米流体的流动阻力特性与去离子水基本相同;对流换热Nusselt数较去离子水有明显提高,且随着体积分数的增加而增加;相同泵功下换热热阻显著下降.实验还发现纳米流体的强化传热效果在较高温度时更加明显.根据实验数据得到了梯形硅微通道内低浓度纳米流体的层流对流换热关联式.研究结果对于集成高效芯片散热系统设计具有重要意义.