分形微通道换热过程强化研究进展

摘要

随着微纳制造技术的快速发展,微电子芯片、微反应器和微燃料电池等微型器件受到了研究者越来越多的关注.微型器件的应用不仅对加工工艺和材料具有较高的要求,而且需要高效的热管理来维持其性能.特别是对于高集成度和高频化的高性能微电子芯片而言,超高的热流密度不仅会严重制约芯片的性能,而且会显著影响芯片的寿命和可靠性.鉴于传统的风冷和液体单相对流换热冷却方式无法满足散热需求,具有高换热系数的微通道换热技术成为解决微型器件散热问题的重要途径.然而,常规的微通道换热技术普遍存在着高流动阻力和非均温性的难题,限制了该技术的实际规模化应用.近年来,研究者开发出一系列新型的分形微通道技术用于换热过程强化.本文系统总结了不同类型的分形换热微通道(包括Y、H、T、Ψ、康托、科赫等分形结构),并对各分形微通道的原理和性能进行了着重介绍,最后对分形微通道换热的现存挑战和未来发展方向分别进行了分析和展望,以期为换热过程强化的发展提供新的研究思路.