射流式水冷散热器关键参数对性能影响的模拟研究

摘要

目前传统的风冷散热技术已无法满足高热流密度电子器件的散热需求,液冷散热技术已成为目前的研究热点.射流式水冷散热器作为液冷散热技术的一种,主要通过喷嘴将流体工质喷射到固体表面来达到散热目的.本文研究了射流式水冷散热的主要参数(喷射面积比、喷嘴数量、有无微通道)对散热器性能的影响,模拟结果表明:该散热器的最佳喷射面积比为0.14,此时散热器底板平均温度为55.8°C,压力损失为5.35 kPa,努塞尔数和传热系数分别为28.1和3.45 kW/(m2·K);最佳的喷嘴数量为4,此时散热器底板平均温度最低,为51.4°C,压力损失为5.52 kPa,努塞尔数和传热系数达到最高值,分别为35.2和4.33 kW/(m·K),并有效消除了局部热点.微通道的增加使散热器整体换热性能显著增强,平均温度降低3～6°C,当喷嘴数量为4时,布置微通道可使努塞尔数由35.2升至43.3,传热系数由4.33 kW/(m2·K)增至5.32 kW/(m2·K),但压力损失略微上升(约升高20～60 Pa).