Mit der kontinuierlichen Steigerung der Integrationsdichte und Leistungsdichte elektronischer Geräte ist das Wärmeableitungsproblem zu einem der wichtigsten Engpässe geworden, die die Entwicklung leistungsstarker elektronischer Geräte einschränken. In diesem Papier wird ein Mikrokanal-Wärmetauscher basierend auf einer symmetrischen Tesla-Ventil-Struktur vorgeschlagen, der durch das Design eingebauter trapezförmiger, mondförmiger und muschelförmiger Verteilungsinseln die Störung und Vermischung der Flüssigkeit verstärkt. Mithilfe numerischer Simulationen mit ANSYS FLUENT wurde der Einfluss verschiedener Verteilungsinselstrukturen auf die Wärmeübertragung und Strömungseigenschaften von Mikrokanälen analysiert sowie die Optimierung der Leistung durch geometrische Parameter wie den Radiuswinkel θ und den Abstand L untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die drei neuen Strukturen im Vergleich zu herkömmlichen parallelen geraden Mikrokanälen (PSTM) die Nusselt-Zahl (Nu) und den kombinierten Bewertungsindex (PEC) deutlich verbessern, wobei die symmetrische Tesla-Ventil-Mikrokanalstruktur mit eingebauten trapezförmigen Erhebungen (TSTM) einen PEC von 1,04 bis 1,20 erreicht und die beste Gesamtleistung zeigt. Durch geometrische Parameteroptimierung wurde festgestellt, dass der TSTM mit θ=18° und L=3,0 mm die höchste Wärmeübertragungseffizienz und das beste Gesamtleistungsbild aufweist.

Symmetrisches Tesla-Ventil-Mikrokanal; eingebaute Verteilungsinseln; verstärkte Wärmeübertragung; Strömungswiderstand