高熱流密度の放熱および多目的熱源の分流均一性問題を解決するために、センチメートル、ミリメートルスケールおよびマイクロチャネルを統合したマルチスケールヒートシンクを設計し、ヒートシンクの分流均一性および放熱能力を研究した。本論文では、ANSYS Icepak放熱シミュレーションソフトウェアを使用して、一定の入口液流量条件下で異なる長方形流路断面の高さおよび幅の寸法がシステムの圧力差および分流均一性に与える影響を分析した。数値解析で得られた分流均一性が最適な幾何学的設計パラメータに基づき、マルチスケールヒートシンク試作品を加工製作し、熱性能および流体特性の実験試験および結果解析を実施し、簡易かつ効率的な流路分流均一性試験方法を提案し、流体分配の一貫性の定量的評価と実験検証を完了した。結果は、同一のヒートシンク構造形式で、供給流量が定格値の83%に低下した場合、最大圧力差の差異率は3.5%未満であり、流量が定格値の67%に低下した場合は5%未満であり、分流均一性は供給流量と正の相関を示すことを示した。液冷ヒートシンク形式では放射熱伝達の割合は非常に小さく、循環冷却媒体はシステムの総熱量の約90%を運び去る。熱源の熱流密度が33.2 W/cm²のとき、熱源測定点温度と入口液温度の温度上昇はわずか2.4 ℃であり、マイクロチャネルの熱交換能力が高く、マルチスケールヒートシンクは優れた放熱効果を持つことを示している。研究の結論および実験データはマルチスケールヒートシンク設計の参考資料を提供できる。

マルチスケール;ヒートシンク;液冷;マイクロチャネル;分流均一性