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电子器件散热用微槽平板热管与微通道传热机理研究

刘一兵

   电子器件向高密度大功率方向发展,使得芯片热流密度提高,散热空间减小。使得传统的散热方式不得满足电子技术日益发展的要求,微槽平板热管因其在电子器件散热领域的广泛应用前景而成为研究和开发的热点。 微槽平板热管虽然结构简单,但内部发生的物理过程十分复杂,有些机理尚未达成共识。本文在大量查阅现有国内外文献的基础上,总结并综合前人有关微槽平板热管理论研究方面的成果,对微槽矩形槽平板热管进行了较为深入的研究。本文的研究分为四个部分,第一部分为平板热管的设计要点及制造工艺,指出了设计中要注意工质与管壳材料的相容性,制作时要严格控制清洗、检漏、充装等关键工序以保证制作质量并对热管的传热极限进行了讨论。第二部分在充分考虑槽道内汽——液界面剪切摩擦力下,建立了微矩形槽平板热管的数学模型,通过迭代计算得出工质质量流量、流体和蒸汽平均流速、汽——液界面弯月面半径及蒸汽和液体压力沿槽向分布规律。并对实验用微矩形槽铜——水平板热管进行了实验研究,结果表明:此热管具有良好的启动特性,其最佳充液率在1.3左右,重力能辅助热管换热,改善热管的传热性能,提高冷凝段的冷凝能力能有效地提高热管的传热性能。第三部分最后对热管外壁面温度值的计算结果和实验结果进行了比较,两者数值基本一致;同时使用ANSYS热分析软件进行了仿真,对迭代计算出的热管表面中心点温度值与仿真结果比较误差仅5.27%。证明了所建数学模型与实际相符,对热管的理论分析具有指导意义最后采用ANSYS热分析软件对矩形槽、梯形槽、三角形槽三种不同结构的平板热管进行模拟仿真,比较了加热功率分别为30W、40W、50W三种情况下热管下表面中心点温度值。第四部分对矩形微通道的传热和流动特性进行了三维数值模拟,通过分析所建模型可为设计和分析微通道的性能提供理论参考。 通过本文的研究得出:本文对电子器件散热用的微槽平板热管所建的数学模型与实际基本相符,能真实反映微槽平板热管的传热特性对热管的理论分析具有指导意义,且梯形槽平板热管具有更优良的传热性能。矩形微通道所建模型能较为真实反映其传热流动特性,最后对热管和微通道进一步地深入研究进行了展望。……   
[关键词]:电子器件;微槽平板热管;矩形微通道;传热性能;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湖南大学2010年
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