波壁微通道内脉动流动与传热特性研究

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1、．．．．，，＇．ＦＩＮＩｌＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＣＨＡＵＮＩＴＦＥＬＥＣＴＲＯＮＣＥＮＣＥＩＶＥＲＳＹＯｉ＾＾专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＩ—论支题目波壁微通道内脉动流动与传热恃愧研究Ｉ专业学位类别工程硕壬学号２０１２２２０８０６１９作者姓名王伟杰！指导教师徐尚龙副教授＇＇■．■：ｉ－Ｈ＇分类号密级注ＵＤＣ；Ｉ学位

2、论文波壁微通道内脉动流动与传热恃性妍究（题名和副题名）王伟杰（作者姓名）指导教师徐尚龙副￣电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别巧ｈｉ：专业学位类别了程￥页ｚｂ工程领域名机械工程提交论文日期２０１５．０５．０５论文答辩日ｍ２０１５．０５．１１学位授予单位和日期电子科技大学２０１５年０６月２７日答辩委员会主席评阅人注１：注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在

3、导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期；＞＾年＾月曰心［巧论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

4、本人授权电子科技大学可ｔｕ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：＾＃７也导师签名：作角於日期年月日＾＾PULSATIONFLOWANDHEATTRANSFERINWAVYMICROCHANNELSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:Master

5、ofEngineeringAuthor:WeijieWangAdvisor:ShanglongXuSchool:SchoolofMechatronicsEngineering摘要随着电子科学技术的发展，芯片上电子元器件的集成数量与日俱增，电子芯片的性能越来越好，因而所消耗的功率也越来越大，随之而来就会产生大量的热量，传统的自然对流或者强迫风冷对空间位置要求高、久后噪声大且主要的散热能力已经满足不了某些电子芯片的封装和散热需求，因而大量的电子元件主要是因热失效而影响了其使用性能和寿命，严重阻碍了电子科学

6、技术在日常生活中的应用与发展。微通道液冷技术需要的空间小、结构紧凑、噪声小且散热能力远远高于风冷，同时随着封装工艺技术的进步，液冷系统的安全隐患已经逐渐减小，因而为了满足高热流密度电子芯片的散热需求，微通道内液体流动和传热的研究已经是高热流密度电子芯片均衡散热的一个重要研究方向。为了增强换热，主要的方法是打破流体的边界层，增强流体的相互扰动与渗混，而目前最常用的方法是通过增加流速来实现，但这种方法能耗高且效果不大。鉴于上述原因，本文从微通道的结构及其传热传质热性的角度出发，以波壁微通道和脉动流场作为研

7、究对象，通过数值仿真来研究它们的振幅、波长及脉动频率等相关参数对流动及换热特性的影响，同时对比研究了直壁微通道和定常流场。最后根据仿生学原理，通过研究动植物和大自然的输运系统，设计出一种具有良好质热传递特性和壁面温度均匀性的分形波壁微通道散热器。首先通过数值仿真的方法对定常与脉动流场下，其内流体的流动与换热特性进行研究，并进行结构优化，然后对模型进行加工，搭建可视化实验平台和CPU散热的液冷系统，以实验的方式验证其散热性能，并实验研究不同浓度的三氧化二铝纳米流体在该散热器中的质热传递特性。研究结果表明

8、，周期性变化的流道和周期性变化的流场相结合具有显著强化流体流动的质热传递的能力；分形微通道散热器具有良好的质热传递特性和壁面温度分布的均匀性；三氧化二铝纳米流体相对于纯水介质来说，具有更好的对流换热能力；电脑CPU液冷系统相对于风冷来说，可以使CPU保持在一个良好的工作温度范围，显著提升了其使用性能，同时噪音非常小。关键词:液冷技术，质热传递，波壁微通道，脉动流，分形微通道散热器，纳米流体IABSTRACTThechipcontainsmoreandmo