ジェット式水冷放熱器の主要パラメータが性能に与える影響のシミュレーション研究

Li Xueqiang ,  

Bian Yali ,  

Zhang Zhongyao ,  

Xu Bingqing ,  

Jiang Tao ,  

Wang Yabo ,  

Zhu Kai ,  

摘要

従来の空冷放熱技術は、高熱流密度の電子機器の放熱要求を満たせなくなり、液冷放熱技術が現在の研究のホットスポットとなっている。ジェット水冷放熱器は液冷放熱技術の一種であり、主にノズルを通じて作動流体を固体表面に噴射して放熱を達成する。本論文では、ジェット水冷放熱の主要パラメータ(噴射面積比、ノズル数、マイクロチャネルの有無)が放熱器の性能に及ぼす影響を検討した。シミュレーション結果は、放熱器の最適噴射面積比が0.14であり、このとき放熱器底板の平均温度は55.8 ℃、圧力損失は5.35 kPa、ヌッセルト数および熱伝達係数はそれぞれ28.1および3.45 kW/(m2·K)であることを示した。最適なノズル数は4であり、このとき放熱器底板の平均温度は最低の51.4 ℃、圧力損失は5.52 kPa、ヌッセルト数および熱伝達係数は最高値の35.2および4.33 kW/(m2·K)に達し、局所的なホットスポットを効果的に除去した。マイクロチャネルの増加は放熱器全体の熱伝達性能を大幅に向上させ、平均温度を3〜6 ℃低下させた。ノズル数が4の場合、マイクロチャネルの配置によりヌッセルト数は35.2から43.3に、熱伝達係数は4.33 kW/(m2·K)から5.32 kW/(m2·K)に増加したが、圧力損失はわずかに上昇(約20〜60 Pa増加)した。

关键词

ジェット式水冷放熱器;噴射面積比;ノズル数;マイクロチャネル;性能最適化

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