基于仿生学的微通道耦合射流系统设计与研究

摘要

随着芯片热流密度的不断增长,散热问题日益严峻.文中以叶片脉络、斐波那契数列螺旋和雪花晶体结构为基础设计了3种由中心向四周拓扑的微通道耦合射流模型.通过仿真计算,分析了这3种仿生模型和典型肋柱模型的温度分布,并分析了这4种模型在不同雷诺数下的平均努塞尔数、在不同热流密度下的芯片温升和在不同泵功率下的综合性能.结果表明:3种仿生模型的散热性能都优于典型肋柱模型;在流量一致的情况下,斐波那契螺旋模型的换热性能最佳;在泵功率一致的情况下,分形脉络模型的综合性能最优.最后,设计了一种贯通式液冷VPX模块,并将微通道耦合射流系统应用其中.通过试验验证了仿真计算结果与试验结果的一致性,也进一步论证了仿生微通道耦合射流系统强大的散热性能.