帶有周期性擾流結構的微通道內流動與傳熱特性

李藝凡，王志鵬

（1 天津城建大學能源與安全工程學院，天津 300384；2 天津藍天太陽科技有限公司，天津 300384）

隨著第5代移動通信技術的發展，微型器件上晶體管的集成密度大幅增加，特征尺寸顯著縮小，并開始從傳統二維平面向三維發展。微型器件的功耗密度成倍增大，極易出現局部熱點。微型器件的溫度直接影響工作性能和使用壽命，散熱問題已經成為制約其應用的嚴重障礙，且常規冷卻技術無法滿足需求。因此，迫切需要研發換熱性能優良、溫度分布均勻、泵功能耗低的微型散熱器，解決信息通信、航空航天、軍工核能等高新技術領域中微型器件的散熱問題。

微通道熱沉自1981年由Tuckerman和Pease提出后就得到了研究者的青睞。然而由于微型器件日益增加的熱負荷及嚴格的溫度限制，簡單結構的微通道熱沉已經不能滿足需求。國內外學者通過提高局部對流傳熱系數或增大傳熱面積，提高熱沉的散熱性能，研究工作主要包括：改進微通道布置型式及進出口位置；改進微通道結構。Zhai 等將雙層微通道熱沉的上、下兩層通道交錯布置，有效降低了熱阻，提高了熱沉均溫性。Ma等提出了布置兩個進口和兩個出口的微通道熱沉，由于縮短了通道長度，熱沉的熱阻和壓降均顯著降低，熱沉溫度場也更加均勻。一些研究者將植物葉脈分形結構引入微通道，提高了熱沉的傳熱效率，降低了流阻。還有一些研究者在熱沉內部加入局部擾流結構，使流體流動方向和速度發生改變，破壞流動和熱邊界層，從而提高熱沉的傳熱性能，消除局部熱點。……