전자 장치의 집적도 및 전력 밀도가 지속적으로 향상됨에 따라, 발열 문제는 고성능 전자 장치 개발을 제한하는 주요 병목 현상 중 하나가 되었다. 이에 본 논문에서는 대칭형 테슬라 밸브 구조 기반의 마이크로채널 열교환기를 제안하며, 내장된 사다리꼴 돌출부, 초승달 모양 돌출부, 조개 모양 돌출부 등의 분류 섬 설계를 통해 유체의 교란 및 혼합 효과를 강화하였다. ANSYS FLUENT 수치 시뮬레이션을 사용하여 다양한 분류 섬 구조가 마이크로채널의 열전달 및 유동 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 원호 각도 θ와 피치 L 등의 기하학적 매개변수가 성능 최적화에 미치는 영향도 연구하였다. 연구 결과, 기존의 평행 직관 마이크로채널(PSTM)과 비교하여 세 가지 신형 구조가 누셀 수(Nu) 및 종합 평가 지표(PEC)를 크게 향상시켰으며, 특히 내장 사다리꼴 돌출부 구조를 갖는 대칭형 테슬라 밸브 마이크로채널(TSTM)의 PEC가 1.04~1.20 범위로 가장 우수한 종합 성능을 보였다. 기하학적 매개변수 최적화를 통해 θ=18°, L=3.0 mm인 TSTM이 최고 열전달 효율과 최적 종합 성능을 가진다는 것을 확인하였다.

대칭형 테슬라 밸브 마이크로채널; 내장 분류 섬; 열전달 강화; 유동 저항