出水方式对水冷芯片散热器换热性能影响.pdf

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1、第３８卷第６期制冷学报Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．６２０１７年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＤｅｃｅｍｂｅｒ，２０１７文章编号：０２５３－４３３９（２０１７）０６－００４６－０７ｄｏｉ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５３－４３３９?２０１７?０６?０４６出水方式对水冷芯片散热器换热性能影响王雅博诸凯崔卓魏杰（天津商业大学制冷技术重点实验室天津３００１３４）摘要本文采用数值模拟的方法研究了４种不同出流方式的散热器在不同冷却水流量下的换热效果，散热器冷却水进口均为中间喷射式。Ａ、Ｂ型散热器均设置一个出口，分别位于散热器的一角及一边的中心；Ｃ、Ｄ

2、型散热器均设置４个出口，分别位于散热器的四角及四边的中心。对比验证数值模拟结果与实验结果，得到数值模拟相对误差不高于７％。分析散热器的传热系数、速度分布、压力损失、综合系数，结果表明：４出口散热器传热系数不及单出口换热器，但流动阻力较小，散热器综合系数较高，Ｃ、Ｄ型散热器综合系数较Ａ、Ｂ型散热器提高了５０％以上，且具有更好的均温性，因此喷射流４出口散热器具有较好的换热和流动效果。关键词水冷散热器；芯片冷却技术；换热性能；数值模拟＋中图分类号：ＴＢ６１１；ＴＫ１２４；ＴＰ３９１．９文献标识码：ＡＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＷａｔｅｒ⁃ｏｕｔｌｅｔＭｏｄｅｏｎｔｈｅ

3、ＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＷａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄＣｈｉｐＨｅａｔＳｉｎｋＷａｎｇＹａｂｏＺｈｕＫａｉＣｕｉＺｈｕｏＷｅｉＪｉｅ（ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３００１３４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｈｅａｔ⁃ｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｗａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｈｅ

4、ａｔｓｉｎｋｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｕｔｌｅｔｌａｙｏｕｔｓ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｗａｓｓｅｔｕｐｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｃｏｏｌａｎｔｆｌｏｗｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｏｔｈｅｈｅａｔｓｉｎｋｓｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｉｒｔｏｐｗａｌｌ．ＨｅａｔｓｉｎｋｓＡａｎｄＢｅａｃｈｈａｄｏｎｌｙｏｎｅｏｕｔｌｅｔ，ｌｏｃａｔｅｄａｔｏｎｅｃｏｒｎｅｒｏｒａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｅｄｇｅ，ｒｅ⁃ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＦｏｒｈｅａｔｓｉｎｋｓＣａｎｄＤ，ｆｏｕｒｏｕｔｌｅ

5、ｔｓｗｅｒｅｓｅｔａｔｅａｃｈｃｏｒｎｅｒｏｒａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｅａｃｈｅｄｇｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｍｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ７％．Ｔｈｅｈｅａｔ⁃ｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｈｅａｔｓｉｎｋｄｅｐｅｎｄｓｏｎｆｏｕｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ：ｔｈｅｖｅｌ

6、ｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔ，ａｎｄｔｈｅＮｕｓｓｅｌｔ（Ｎｕ）ｎｕｍｂｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．ＴｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＮｕｎｕｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅｈｅａｔｓｉｎｋｓｗｉｔｈｆｏｕｒｏｕｔｌｅｔｓａｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｗｉｔｈｏｎｅｏｕｔｌｅｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｆｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ

7、ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓｈｉｇｈｅｒ．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｏｕｒｏｕｔｌｅｔｓｉｓ５０％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｈｅａｔｓｉｎｋｗｉｔｈｏｎｅｏｕｔｌｅｔ．Ｔｈｅｆｏｕｒ⁃ｏｕｔｌｅｔｈｅａｔｓｉｎｋｈａｓｂｅｔｔｅｒｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｆｌｏｗｅｆｆｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｗａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｈｅａｔｓｉｎｋ；ｃｈｉｐｃｏｏｌｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ电子电器设备的高效散热是现代传热技术的主热器的研究中，针柱结

8、构被证明是一种更为高效的冷［９－１０］要应用之一。电子元器件可靠性