Mit der Entwicklung elektronischer Geräte hin zu hoher Integration und hoher Leistung steigt die Wärmeflussdichte kontinuierlich an, was extreme Anforderungen an Kühltechnologien stellt. Die Flüssigkeitsstrahlkühlung zeichnet sich durch ihre extrem hohe lokale Wärmeübergangsleistung und hervorragende räumliche Anpassungsfähigkeit aus und ist eine potenzielle Lösung zur Ableitung von Kilowatt-wärmeflüssen. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die grundlegenden Prinzipien und den Forschungsstand der Strahlkühltechnologie, mit Schwerpunkt auf den Wärmetauschmechanismen und Eigenschaften von Einzelstrahlen, Strahlenarrays und Phasenwechsel-Strahlkochprozessen. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass begrenzte Strahlenarrays die Temperaturhomogenität auf der Aufprallfläche und die kritische Wärmeflussdichte (CHF) effektiv erhöhen können; ein versetzt angeordnetes Düsen-Layout kann die negativen Auswirkungen von Querströmungen deutlich reduzieren und die Stabilität von Strömung und Wärmeübergang verbessern. Darüber hinaus kann die Gestaltung von mikro-nanoskaligen Strukturen auf der Strahlaufprallfläche die Nukleationsstellen und die Wärmeübergangsfläche erheblich vergrößern, wodurch der Wärmeübergang deutlich verbessert wird. Die Eigenschaften des Arbeitsmediums, die Geometrie der Düsen, der Systemdurchfluss und der Untersättigungsgrad haben entscheidenden Einfluss auf die Wärmeübergangsleistung. Derzeit bedarf die Technologie weiterer Forschung in den Bereichen Entwicklung umweltfreundlicher Arbeitsmittel mit niedrigem GWP, Multiskalen-Strukturoptimierung und Integration komplexer Kühlsysteme. Durch eine synergistische Mehrfaktorenoptimierung könnte die Strahlkühltechnik extreme Wärmeableitungsgrenzen überwinden und zuverlässige Thermomanagementlösungen für die nächste Generation von Hochleistungsgeräten bieten.

Strahlkühlung;hohe Wärmeflussdichte;verbesserter Wärmeaustausch;Strahlenarray;Thermomanagement