典型微通道液冷冷板散热性能试验研究
高效散热微通道液冷冷板焊接技术及成形工艺研究
钎焊的钎焊性较差的技术难题 ， 满足 了钎焊缝密封性要求， 又可有效地避免钎料流入微通道。通过焊接 工装及 接 头设计 ， 合理 的 工 艺及 气氛条件 下 ， 在 实现 了 ６ ６ 合金 微通 道 冷板 的整体 焊接 成 形 ， 决 了 ０ ３铝 解
微 通道 冷板 的 焊接技 术难 题 。 关 键词 ： 气保 护钎 焊 ；０ ３铝合 金 ； ６６ 微通 道 冷板
赵仁 祥
（ 京 电子技 术研 究所 ， 江苏 南 京 ２ ０ １ ） 南 １０ ３ 摘 要 ： 过 分析微 通道 冷板 的 结构特 点及 技 术要 求 ， 通 对微 通 道 冷板 的焊接 方 法 、 接 工 艺进 行 了分析 焊
研 究。采 用 气保 护 炉钎 焊方 法 ， 过巧 妙地 采 用过 渡材 料 与接 头设 计 ， 突破 了 ６ ６ 通 既 ０ ３铝 合金 气保 护 炉
ｔ ｉ ｏｈ ｎ ｅ．Ａ ｔ ｅｉｎｎ ｅ ｉｇｃ ｍ ｉｇｆ ｔｒ ａｄｔｅｊｉ ｒ ｃｌ ｌ ｅｗ ｓ ｒｚｄｉ ｒ ｅ ｏｍ ｃ ｃ ａ ｎ １ ｆ ｒｄ ｓ ｉｇｗ ｌ ｎ ｌ ｐｎ ｘｕｅ ｎ ｎ ｆ ｍ， ｏ ｐａ ａ ａｅ ｐｏ ｒ ｒ ｅ ｇ ｄ ａ ｉ ｈ ｏ ｔｏ ｄ ｔ ｂ ｎ ｐ
电子器件散热及冷却的发展现状研究
电子器件散热及冷却的发展现状研究摘要：现如今，我国社会经济与科技飞速发展和进步，各行业方兴未艾，电子行业也不例外得到了迅猛发展，经济飞速发展，使得社会用电量持续增多，电子器件也逐渐向着高效和微型方向发展，同时也对机组铺设的安全和可靠性有了更高的标准与要求。
在主铺设备运行中，抱会系统因其自身故障而导致停止运行，特别是高温环境会严重的影响到电子器件的性能和使用寿命，此外，也会影响到电路系统运行的安全性。
为此，本文详细论述了电子器件散热和冷却发展现状，旨在可以为相关业界人士发展提供借鉴，助力电子行业实现健康可持续繁荣发展。
关键词：电子器件；散热；冷却；发展现状前言：电力资源在当前现代化社会发展中得到了广泛应用，在工业生产和生活中人们越来越依赖电力资源，这就意味着电力资源成为了人们生产和生活中不可或缺的一部分。
电气器件作为火力发电厂中一个非常关键的构成部分，目前，它产生的热量的疏散和冷却已成为相关学者关注的焦点和热点。
随着热控保护系统的不断发展和进步，热工自动化程度不断提升，工作中，电气器件会产生很多热量，在很大程度上会对电气器件的应用寿命及性能产生影响，为此，文章对其进行研究具有十分深刻的意义。
1电子器件散热及冷却发展现状1.1被动式冷却被动式冷却：冷源温度高出环境温度的电子元件散热方式，主要特点是其芯片温度一直高于环境温度，无制冷机构，根据冷却介质的不同性，可将其分成液体与空气冷却两种。
1.1.1空气冷却空气冷却：通过空气流动，将元件产生的热量进行带走的一类散热方式，为此，通常发热量很小的电子元件冷却中经常使用。
强破对流冷却指介质在外力作用下流动，主要通过风机等强制装置使周围的空气流动，然后带走热量。
此散热方式散热能力比对流强，通过同热沉组合可使其流换热系数达（10—100W/(m 2.K），现阶段此种方式被广泛的进行着应用。
应用最广泛的一类方式就是空气冷却，它的冷却力大概为约10 2 W/m 2.K 的数量级，它适用于散热量低、价格低廉、结构简单，但不能满足高热流密度电子器件和芯片的要求。
微通道散热器新型通道设计及性能分析
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ．Ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｌ ａ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ａ ｍ ｏ ｎ ｄ—ｒ ｉ ｂ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ （ ｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｎｇ ａ ｌ ｅ ＝３ ０ 。 ）ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｓ ｔ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｍ ｒ ｌ ｆ ｏ ｗ
利用数值方法研究 了新 型微通道结构散热性能及微通道 内流体的流场分布情况 。研究结 果表 明， 新型微通 道散热 器增大 了换热 比表面积 ， 具有较好 的散热效率 。菱形肋微通道 （ 导流角度 １ ２ ０ 。 ） 的散热效率改善 的尤为 明显 。各新 型微通道靠 近壁 面的死区较少 ， 流体 与通道的接触面积也更多 ， 因而换 热效果较好。尤其是菱形肋 微通道 （ 导流角
ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ＝１ ２ ０ 。 １ ｈ ｓ ａ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｄ ｅ ａ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｌ ｆ ｏ ｗ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｌ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｅ ｗ ｍｉ ｒ ｃ ｏ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ
（ 郑州大学化工与 能源学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘要 ： 微 电子设备 的发热 问题严 重影响着其可靠性 ， 散热 器的热设 计 已成 为微 电子设备 结构设计 中不可 忽略
的一个重要环节 。微 通道散热是近年来发展起来 的一种新 型散热措施 。设 计了多种新 型的微通道 散热器结构 ， 并
一种新型的液冷机箱及冷板散热系统的研究
一种新型的液冷机箱及冷板散热系统的研究摘要：针对目前军用计算机数据处理系统集成化、高功率的发展趋势，液冷散热在数据处理系统热设计中的需求越来越必要。
本文结合实际研究的项目，详细介绍了冷板、液冷机箱、液冷散热系统架构的设计模式、流道的设计及仿真分析、试验及测试验证等项目设计中的关键技术，形成一套具有高效散热的一体化解决方案。
【关键词】液冷散热液冷机箱冷板流道1 引言电子技术微型化、高集成度、大功率电子器件应用的发展趋势，使得电子设备要求体积越来越小，元器件数量增加，这就使得电子设备功率密度和热流密度大幅度提高，热量集中，局部温度过高，如果热量不能及时散出，就会导致电子设备性能下降甚至失效。
一般而言，温度每上升10℃，可靠度可能就会降低为原来的一半，而温度从75℃升高至125℃，可靠度则变为原来的20%。
有效的热设计模式是对电子设备的发热元器件及散热系统采用合适的冷却技术和结构设计，对它们的温升进行控制，从而保证电子设备或系统正常可靠地工作。
根据应用环境的不同，传统的风冷散热会带来多余物及增大系统空间，而导冷式散热面对功率较大系统时则出现散热了瓶颈，而液冷散热技术的出现，由于液体介质比空气及常规散热铝材有更好的换热系数，使得液冷系统散热量级甚至为传统风冷式、导冷式散热的100倍以上。
2 散热系统的建立及组成一般液冷系统的建立都是强制液冷、金属传导散热的结合，而一个完整的液冷系统而言，其主要由液冷机箱、液冷冷板及液冷提供系统组成，液冷冷板直接吸收发热模块的功耗，通过液冷机箱循环到液冷系统，将热量传递给液冷提供系统中的液泵，再经过液泵送至换热器，液冷换热器与外部环境热交换，对冷却液制冷并返回液冷机箱完成一个循环，而单考虑散热系统部分，液冷机箱及液冷冷板的设计成为了系统的关键。
图1所示为笔者研究的液冷散热系统，主要由冷板模块1～5、液冷机箱、流体连接器、信号传输连接器等组成。
其中冷板模块用于对印制板电路单元机械支撑和对流换热的作用；液冷机箱是整个散热系统的架构基础，也是整个散热系统中流道的枢纽；流体连接器是与液冷提供系统的接口，起着进液与出液的作用，要求在一定的管道流压下，无漏液现象。
微通道液冷冷板技术研究进展
微通道液冷冷板技术研究进展【摘要】微通道液冷冷板由于其优良的散热能力，在大功率高密度电子设备中有广泛的应用前景。
本文介绍了国内外微通道液冷冷板技术的研究现状，包括微通道传热的理论研究、冷板形状优化、微通道冷板加工工艺三方面的内容，并对微通道液冷冷板技术的发展前景做了展望。
【关键词】微通道；液冷冷板；电子散热0 引言当前，超高速集成电路不断发展，电子设备的功率密度快速提高，因此必须选择合适的散热方式。
根据设备的允许温升和热流密度确定冷却方式的选择图谱如图1示，可见当温升为60℃，芯片热流密度超过5W/cm2，强迫风冷已接近工作极限，而液冷技术比空气冷却效率高出100～2000倍[1]，在众多液冷方式中，液冷冷板目前研究的最为深入。
研究表明[2]，微通道液冷板比普通冷板散热能力更强，国列冷外已经有商用的微通道冷板，如美国Thermacore公司的微通道冷板散热能力超过200W，热流密度大于250 W/cm2。
1 微通道冷板简介微通道冷板通常指当量直径在10～1000μm的冷板，其换热能力可以达到普通冷板的4倍以上甚至更高[2]。
微通道冷板的结构原理如图1所示。
图1 微通道冷板结构原理图微通道冷板的主要特点是：（1）结构简单：截面主要采用矩形、三角形、圆形肋片结构，采用精密机械加工或MEMS技术进行加工；（2）体积小：可以直接作用于毫米级尺寸的热源位置；（3）高换热效率：微通道冷板由于通道的尺寸效应，热阻很小，换热效率非常高。
与传统的散热方式相比，微通道冷板技术具有极大的优势，可广泛应用于各种高密度的电子设备冷却，因此成为国内外学者的研究重点。
2 微通道传热的理论研究自1981年Tuckerman和Pease提出微通道传热之后，许多学者开始对微通道传热进行理论和实验研究。
其中关于微通道的流动和换热过程是否还能由N-S 方程和导热方程来描述，一直是争议的焦点之一。
近年来，越来越多的研究证实了微米量级微通道内液体单相层流状态下的传热换热现象与宏观下的现象近似。
微小通道液冷冷板散热性能分析
ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ／ ｍｉ ｎ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｃ ｏ ｏ ｌ ａ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ．
倍 以上 ， 并 成 功 应 用 于 某型 数 字 阵列 模 块 冷 却 ， 效 果 良好 。
关 键词 ： 微 小通 道 ；液 冷 冷板 ； 性能分析 ； 数 字 阵 列模 块 中图分类号 ： Ｔ Ｎ９ ５ ７ ． ８ ；Ｔ Ｎ８ ３ ０ ． ５ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ２ ３ ３ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ２ １ ０ — ０ ４
ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｏ ｆ ａ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．Ｔｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ —
第 ２期 ２ ０ １ ５年 ４月
雷 达 科 学 与 技 术
Ｒ ｏ ｌ ＿ １ ３ ＮＯ ． ２
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ５
微 小 通 道 液 冷 冷 板 散 热 性 能 分 析
张 根 垣 。张 先 锋 。洪 大 良
（ 中 国 电子 科 技 集 团 公 司第 三 十 八 研 究 所 ，安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘 要 ：微 小通道液冷技术作为一种新 型 高效 热控技 术 ， 利 用流动 与传 热的微尺度 效应 ， 可 以极 大地
3D打印成型微通道冷板
0引言随着雷达等电子设备逐渐向小型化、集成化发展,各种元器件的集成度越来越高,封装密度越来越大,导致电子设备的热流密度急剧上升。
传统的风冷技术已无法满足高热流密度器件的散热需求,需采用更为高效的液冷冷却技术,而液冷冷却技术的关键部件为液冷冷板,其质量的高低直接影响到整部雷达工作的可靠性[1-3]。
微通道液冷系统能够大幅度提升设备冷却能力,满足电子设备日益增长的冷却需求,其通常采用先机械加工流道结构,再通过焊接的方式将流道密封,焊接方式通常有真空钎焊、真空扩散焊、搅拌摩擦焊等,对于真空钎焊成形冷板需要在焊缝处添加钎料,钎料熔化流动容易产生流道堵塞和焊缝液体泄漏等问题;对于真空扩散焊尽管不需要添加焊料,但焊缝处容易出现缺陷导致冷板液体泄漏;而对于搅拌摩擦焊成形冷板,仅能焊接微通道周围,无法焊接微通道肋板,通常较少采用搅拌摩擦焊焊接微通道冷板。
3D打印技术,即激光快速成形技术(LRF),是基于增材制造的概念[4],利用激光热源层层熔覆合金粉体从而实现复杂结构致密金属零件的快速、无模具的一体近终成形。
采用3D打印技术成型微通道冷板,可实现从三维模型到实物的一体成型,其组织致密性超过铸造合金,不会出现液体泄漏问题,并且具有加工成型速度快成本低等特点,但采用3D打印技术成型铝合金微通道冷板还未见研究与报道。
因此,本文重点研究3D打印技术成型铝合金微通道冷板的成型技术。
1试验方法1.1试验设备3D打印设备采用德国EOS M290激光选区粉末烧结3D打印机,激光烧结功率200W,激光扫描速度约为5m/s,粉体层高为0.06mm。
1.2试验材料3D打印合金采用高纯度粉体原材料AlSi10Mg(来源德国EOS,粒径约250目),并降低各种杂质含量,添加微量元素以细化组织,化学成分为Si:9.0~11,Mg:0.2~0.45,Ti:max..0.15,Fe:max..0.55,Cu:≤0.05 (杂质),Mn:≤0.45(杂质),Zn:≤0.1(杂质),Ni:≤0.05(杂质),Sn:≤0.05(杂质),Pb:≤0.05(杂质),Al:余量。
微通道液冷冷板设计与优化
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ ｉｃｒｏ－－ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｉｑｕｉｄ－－ｃｏｏｌｉｎｇ Ｃｏｌｄ Ｐｌａｔｅ
×Ｕ Ｄｅ．ｈａｏ
（Ｎａｎｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１３，Ｃｈｉｎａ）
文献 ［４］采用硅基板试验 了长 ４６ ｍｍ、高 ２２１ ｍ ～ ３８８ ｍ、宽约 ６００ ｍ的槽道 ，可 以从直径 ７５ ｍｍ、 厚 ７ ｍｍ的硅基板上散热高达 １．１５×１０６ Ｗ／ｍ 的热 耗密度 ，对 流 换热 系 数 达 到 １１ ｋＷ／ｍ Ｋ 一４５ ｋＷ／ ｍ Ｋ，比常规通道高出一个数量级 ，达到两相流换热能 力。文中分析讨论了入 口处增强效应 。
较 ，在 占空比为 ２０％ 时，换热性能最佳；３）若 不计冷板体 积的影响 ，微 通道 冷板 中槽道 的高宽比越 大，
换 热性 能越好 。
。
关键 词 ：微通 道 ；冷却 ；散 热 ；冷 板 ；航 空 电子设备
中图分类号 ：ＴＮ３０５．９４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００８—５３００（２００６）０２—０００１４—０５
电子工业 中 ，采用 微制造 技术 可 以制造 出小 至 ０．１ Ｉｘｍ的三维结构。微制造 技术在散热器或冷板 中 的应用可以极大地增大微通道散热器单位体积的换热 面积（一１０５ ｍ ／ｍ ）。微通道散热器的换 热能力高达
３００ ＭＷ ／ｍ ．Ｋｔ引
。
如图 １所示 ，微通道传 热传 质研究一般采用一组
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｎｃｅ ｏｆ ａ ｓｅｒ ｉｅｓ ｏｆ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌ，ａｎｄ ｖａ ｌｉ－ ｄａｔｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ ｌｌｙ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅｒｍ ａｌ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ—ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｌｄ ｐｌａｔｅ．Ｗ ｅ ｄｒａｗ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ：Ｔｈｅｒ ｍ ａ ｌ ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｃｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｌｄ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｃｈａｎｎｅｌ，ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｒ ｉｂ ｔｏ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｃｈａｎｎｅｌ，ｒａｔｉｏ ｏｆ ｈｅｉｇｈｔ ｔｏ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｃｈａｎｎｅ１．Ｔｈｅｒｍ ａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｒａｔｉｏ ｏ ｆ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏ ｆ ｒ ｉｂ ｔｏ ｗｉｄｔｈ ｏ ｆ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｓ １：４． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ—ｃｈａｎｎｅｌ；ｃｏｏｌｉｎｇ；ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｎｇ ｃｏｌｄ ｐｌａｔｅ；ａｖｉｏｎｉｃｓ；
微通道冷却
微通道冷却微通道冷却是一种新型的热管理技术，它利用微小通道来增强热传导，以提高热量的散发效率。
本文将从微通道冷却的原理、应用领域和未来发展等方面进行探讨。
一、微通道冷却的原理微通道冷却是利用微小通道的高比表面积和较小尺寸来提高热传导效率。
微通道的尺寸通常在几微米到几百微米之间，其通道内的流体与热源之间的热交换面积相对较大，可以更快速地将热量传递给流体，从而实现高效的热量散发。
微通道冷却的关键是降低流体与热源之间的热阻，以增加热量传导效率。
微通道的设计通常采用多通道结构，通过增加通道数量来提高热交换效果。
此外，微通道的壁面也可以采用特殊的表面处理技术，如纳米涂层或表面改性，以进一步增强热传导效果。
微通道冷却技术在众多领域都有广泛的应用。
其中，电子器件的热管理是其中的重要应用之一。
如今，随着电子器件的不断发展，其功耗也越来越大，导致热量积聚严重，若不能及时散发，将会影响设备的性能和寿命。
微通道冷却技术可以有效提高电子器件的散热效果，保持设备的稳定工作。
微通道冷却技术也被应用于光电器件和激光器等高功率光学器件的散热。
这些器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散发，会引起器件温度的升高，从而降低其性能和寿命。
微通道冷却技术通过增加热交换面积和提高热传导效率，能够有效地降低器件的温度，保持其正常工作。
微通道冷却技术还被广泛应用于化工、能源、航空航天等领域。
例如，在化工领域，微通道冷却技术可以实现高效的化学反应控制和废热回收；在能源领域，微通道冷却技术可以提高燃料电池和核能装置的热管理效果；在航空航天领域，微通道冷却技术可以保证发动机和航空电子设备的正常工作。
三、微通道冷却的未来发展随着科技的不断进步，微通道冷却技术也在不断发展。
未来，微通道冷却技术有望在多个方面得到进一步应用和改进。
随着纳米技术的发展，微通道的尺寸将进一步缩小，从而进一步提高热传导效率。
此外，新型材料的应用也将为微通道冷却技术带来更多可能性，如石墨烯、碳纳米管等材料具有优异的导热性能，可以进一步提高微通道的热传导效率。
基于ANSYSICEPAK的混合扰流微通道冷板的研究与优化
基于ANSYS ICEPAK的混合扰流微通道冷板的研究与优化作者：吴军荣秦海波戴燕来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第09期摘要：微通道是一种新型高效的散热技术，可以在有限的尺寸内极大地提高系统的对流换热能力.本文通过ICEPAK软件仿真模拟不同材料的冷板，分别对比蛇形、常规微通道、断齿微通道和扰流微通道冷板对散热性能的影响，得到不同通道冷板的综合性能.研究结果具有工程应用价值，为高热耗的电子设备散热问题提供参考.关键词：微通道;冷板;高热耗中图分类号：TK124; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）09-0084-02随着现代电子设备向着微型化、集成化发展，导致电子设备热流密度越来越大，散热越发困难.而高温是电子设备失效的重要因素，一般而言，电子设备的温度升高10℃时，失效率往往会增加一个数量级，这就是所谓的“10℃法则”.如何在有限的尺寸空间内，带走电子设备单位时间内产生的高热耗，是亟待解决的难题.近年来，随着微制造技术的发展，微通道冷板以其高效的换热能力日益受到关注[1].在微电子等行业中，电子器件的尺寸很小，排布很密集，热流密度很大，在有限的排布空间内，对热设计的要求很高.经过调查研究发现，微通道的散热器的换热能力高达300MW/m3.K[7].最早开展微通道散热研究的是两位美国学者，近年来中国的学者也开始着手研究.从目前研究现状来看，虽然对微通道内液体的流动、对流换热特性和肋片形式已进行了一系列的研究工作，但所得研究结果并不如人意，且没有对整个断齿、扰流等通道有过深入研究;且目前使用的一些冷板材料，导热性能不够好，受焊接形式的限制，焊接变形不易控制，而且工程应用中没有混合微槽道的换热和流动的影响研究，不能满足指导微电子机械系统和微通道冷板热设计的需要.因此有必要开展一种新型的铝合金混合微通道冷板的研究，研究结果具有非常重要的工程应用意义.本研究主要对冷板的散热能力和对流换热特性进行分析研究.1 冷板铝合金材料的选择对比工程中常用的铝合金性能如表1所示，目前水冷板中常用的铝合金是5系列的.5系列镁铝合金具有良好的抗蚀性、可焊接性和中等强度等性能.但是，5系列铝合金导热系数不如6系列高，且热处理后的强度没有6系列高.因此，综合表1，本研究拟选用6063-T6铝合金材料.2 冷板的设计和研究2.1 多种冷板模型的建立本文在ICEPAK热仿真软件中自建所有的冷板三维模型.本次研究冷板的尺寸为200mm×100mm×10mm，水道截面为10mm×6mm，共有三条蛇形水道.如图1所示：假设一个50mm×40mm×5mm模拟热源热耗500W，直接安装在冷板上方，忽略冷板与热源接触面之间的热阻.模拟初始环境温度20℃，冷却液为蒸馏水，入口流速为1m/s，出口为压力出口类型.2.2 仿真结果分析在设计初始条件相同的情况下，经过软件模拟分析，得到的温度云图结果如下：从图2的结果可以得到，普通蛇形水道散热效果最差，热源温升高达69℃;多段扰流式蛇形微通道散热效果最好，热源温升30℃;直板蛇形水道和多段式蛇形微通道散热效果相当，且直板式略有优势，这说明仅仅将微通道分段不做扰流处理，并不能带来改善效果，湍流程度越大，散热效果越好.因此，从改善散热角度考虑，应该采用最后一种散热方式.液冷系统的流阻也是实际工程应用中需要考虑的部分，流阻越大，供液泵的供液压力要求越高，系统越复杂.而微通道定比普通水道流阻大，因此需要做更优化的设计和研究.四种水道的压降云图如图3所示.从后处理结果可以得到，水道越复杂，系统的流阻越大.（d）的压降是（a）的三倍，因此，在降低温度的同时，需要降低微通道水道的流阻.由于蛇形水道越长，流阻一定越大，而微通道的降温能力很强，因此，可以将蛇形水道長度缩短，等体积增加水道面积的基础上，减小微通道流阻.2.3 流道优化计算改善后的扰流微通道经过软件仿真计算温度云图和压降云图如下图4、图5所示.从结果可以看出，改善后的水道不仅带来8℃以上的温降，且降低了接近一倍的流阻.因此，这种设计比较合理.但是，总体来说，微通道冷板的流阻还是比普通冷板的流阻大.3 结论通过ICEPAK软件仿真比较了多种微通道蛇形冷板和常规蛇形冷板的流阻性能和换热性能的差异.微通道冷板的流阻明显大于普通蛇形水道，但微通道冷板的散热能力是普通蛇形冷板散热能力的好几倍，且改善微通道的形式散热能力还可以继续优化.通过多种对比结果，减小水道总的长度，增加微通道冷板单个水道的截面积，是比较合理的减小流阻的方法.——————————参考文献：〔1〕侯亚丽，等.矩形微通道中流动阻力特性的实验研究[J].河北工业大学学报，2007（6）：13-17.〔2〕李春林.矩形槽道微通道冷板制造工艺技术[J].电子机械工程，2009（4）：38-40.〔3〕王从思，宋正梅，康明魁，等.微通道冷板在有源相控阵天线上的应用[J].电子机械工程，2013（1）：1-4.〔4〕吕洪涛.微通道冷板的特性研究[J].2014年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集，2014.163-167.〔5〕任苏中.当代航空电子系统热管理[J].航空电子，1994（8）：55-56.〔6〕齐永强，何雅玲，张伟，郭进军.电子设备热设计的初步研究[J].现代电子技术，2003（1）：73-76.〔7〕Frank P.Incropera，liquid cooling of electronic devices by single-phase convection[J]，John Wiley&Sons，Inc，1999.。
微通道冷凝器空气侧性能的实验研究
100
18*2-10-1.2-10 18*2-10-1.2-12
风阻/Pa
80 60 40 20
风阻/Pa
16*1.8-16-1.2-10 16*1.8-18-1.2-10 16*1.8-18-1.2-12 16*1.8-16-1.2-12
3 实验结果及分析
前 7 个样件水流量较小，水侧流动换热情况不能用常用的紊流或者包含过渡区的换热关 联式计算，换热性能用换热量来衡量。后 6 个样件的实验数据依据 Kim-Bullard[1]介绍的方法 进行处理，换热性能用换热系数来衡量。 图 2~5 分别示出了百叶窗翅片不同结构参数下空气侧换热与压降的变化情况，图中各样 件名称按扁管宽度*扁管高度-孔数-翅片片距-开窗数表示，例如 16*1.8-16-1.2-10 表示扁管宽 度为 16mm，扁管高度为 1.8mm，16 个孔，翅片片距 1.2mm，翅片开窗数为 10 的微通道换热
从图 2 可以看出，随着翅片片距的增加，空气侧换热能力下降，风阻也下降，且高迎面 风速时风阻下降幅度更大，这与其他学者的研究结论是一致的。因此，当迎面风速较高时， 翅片片距不宜选得太大。 3.2 开窗数的影响 表 2 给出了迎面风速 1.4m/s 时，5#（18*2-10-1.2-10）和 6#（18*2-10-1.2-12）两个样件对 应的换热量和风阻值及相对偏差。
(3)
式（3）中 Kc 和 Ke 是空气流入和流出换热器的压力损失系数。Kays—London（1984）指 出，如果换热器的翅片形式复杂，比如百叶窗翅片（Louver fin） ，当流体流入换热器后，由于 百叶窗翅片的充分扰动，流体流动为紊流，此时以 ReDh→∞来估算 Kc 和 Ke 值，此时各种翅片 形式的换热器 Kc 和 Ke 值都是相同的，只与流道收缩比有关，具体取值按照 Kays—London （1984）的《紧凑式换热器》一书中相关的图表获得。
液冷冷板散热翅片形状与排布研究
流 体 机 械2020年8月6 第48卷第8期收稿日期： 2019-09-27 修稿日期： 2020-03-10doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.002液冷冷板散热翅片形状与排布研究李 健1，萧维智1，葛 鹰2（1.常州大学 机械工程学院，江苏常州 213164；2.常州贺斯特科技股份有限公司，江苏常州 213001）摘 要：针对密集多热源电子设备发热量大散热困难的问题，设计了一种带翅片的液冷冷板。
采用理论计算与ICEPAK 热仿真结合的分析方法，研究了7种带有不同形状、不同排布方式的翅片的冷板，对冷板及冷板上热源的温度情况，冷板内流道中冷却液的流动情况进行分析，并通过试验的方法对仿真结果加以验证。
研究表明：具有交错排列的菱形翅片冷板可以有效地防止冷板流道内形成流动边界层，破坏长距离流动形成“入口效应”，与其他形式翅片冷板相比具有更好的散热性能；随着冷却液流量的增加，交错排列菱形翅片冷板的散热性能优势更突出。
关键词：密集型多热源；液冷冷板；翅片；ICEPAK 热仿真中图分类号：TH12；TK124；TH137 文献标志码：AStudy of Radiating Fins of Liquid-cooled Cold-plate with Different Shapes and ArrangementLi Jian 1，Xiao Weizhi 1，Ge Ying 2（1.School of Mechanical Engineering ，Changzhou University ，Changzhou 213164，China ；2.Changzhou HYSTAR Technology Co.，Ltd.，Changzhou 213001，China ）Abstract：In order to solve the problem of difficulty of heat dissipation due to generation of large amount of heat of the dense multi-heat source electronic equipment，a kind of liquid cooled cold plate with fins was designed.By combining theoretical calculation with ICEPAK thermal simulation，seven cold plates with fins of different shapes and arrangement were studied.The temperature of the heat source on the cold plate and the coolant flow in the channel were analyzed，and the simulation results were verified by experiment.The research shows that the rhombic fin cold plate with staggered arrangement can effectively prevent the formation of flow boundary layer in the flow channel and destroy the long-distance flow to form the “entrance effect”.Compared with other forms of finned cold plate，it has better heat dissipation performance.With the increase of cooling fluid flow，the cooling performance of staggered rhombic fin cold plate is more prominent.Key words：dense multi-heat sources；liquid-cooled cold plate；fin；ICEPAK thermal simulation0 引言半导体和与之相关的电子领域蓬勃发展，是电子元件的小型化与集成化成为可能，这也让电子元件的热损耗呈指数性增加［1］。
一种微通道液冷板的传热优化
0.4mm ，在图1中表示。
图1模型示意图出口入口翅片加热面入口出口在CFD 仿真过程中，讨论了T max 、T σ、T aver 和ΔP 的4个评价指标。
具体计算公式如下：（1）其中，T aver 代表散热器加热面的平均温度，A 代表散热器加热面的面积。
（2）图3冷却液速度的比较（a ）（b ）从图3中可以看出，在冷却液质量流量为下，新冷板中的冷却液速度急剧增加，几乎是原始模型的一倍，同时其在液冷板中的速度分布更加均匀。
其加热面的T max 、T 、T σ均改善明显。
当翅片数目的增加也会阻碍冷却液的流动，并在其翅片尾部形成涡流。
图4原始液冷板与新液冷板温度云图的对比（a ）（b ）图4（a ），图4（b ）中展示的是在质量流量为3g/s 新液冷板和原始冷板加热面温度分布情况。
从图4（展示的是原始冷板加热面的温度分布，可以看出热集中区域处于冷板的中下部，且其面积较大。
而从图4（a ）中可以看到，新模型的加热面的T max 下降了接近8K ，温度分布改善明显，其热集中区域的面积也减小的好多。
3结论在本文中，提出了一种用于冷却电子芯片或动力电池的新型微通道液冷板，通过在通道内部加入锥形翅片的方式，增强了传热效率，同时压降损失在可接受范围内。
的主要结论如下：①随着冷却液质量流量的增加，效果会降低，并且会带来压降的上升，从而额外的能量损失会增加。
②通过在通道内部加入锥形翅片，可以有效的降低加热面的T max 和T aver ，并且T σ也改善明显。
③却液质量流量的增加，传热效率会得到一定的提升，也会带来ΔP 的升高，所以冷却液质量流量的选择要根据电子芯片和动力电池的具体工作状况而定。
参考文献:[1]D.B.Tuckerman,R.F.W.Pease,High -performance sinking for VLSI,IEEE Electron Dev.Lett.2(1981)126-129.[2]周嘉.基于微小通道的纯电动汽车软包电池组热管理结构图2两冷板性能的比较（a ）（b ）（c ）（d ）。
微小通道液冷冷板散热性能分析
微小通道液冷冷板散热性能分析张根烜;张先锋;洪大良【摘要】微小通道液冷技术作为一种新型高效热控技术，利用流动与传热的微尺度效应，可以极大地提高内部流动的对流换热能力。
采用冷板流道内嵌矩形微小型肋片群形成微小通道液冷流道结构，针对不同肋片参数的微小通道液冷冷板散热性能进行分析，并针对流道结构进行优化分析，分析表明，微小通道液冷冷板极限散热能力随着肋片尺寸的下降而提高，典型微小通道冷板散热能力达到常规蛇形通道冷板的4倍以上，并成功应用于某型数字阵列模块冷却，效果良好。
%As a new effective thermal control technology,the micro/mini-channel liquid cooling technol-ogy can significantly improve the convective heat transfer capacity because of the micro-size effects of flow and heat transfer.A micro/mini-channel liquid cooling plate is made by adding rectangular fins to the flow channel of a cooling plate in this paper.The analysis and optimization of the cooling performance of the mi-cro/mini-channel cooling plate with different fin parameters and flow channels are made.The results show that the maximum heat transportation capacity of the micro/mini-channel cooling plate increases as the de-crease of the size of fins and it is 300% higher than that of the conventional snake-shaped channel cooling plate.The micro/mini-channel cooling plate has been used to cool a digital array module successfully.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P210-213,218)【关键词】微小通道;液冷冷板;性能分析;数字阵列模块【作者】张根烜;张先锋;洪大良【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN957.8;TN830.50 引言随着电子元器件技术的发展和微组装能力的提升,未来全数字雷达T/R组件或全数字阵列模块的热耗将达到千瓦量级,功率芯片的极限热流密度将可能超过500W/cm2,必须发展高热流密度组件冷却技术。
基于ansysCFX的矩形微通道液冷冷板换热性能仿真分析
基于ansysCFX的矩形微通道液冷冷板换热性能仿真分析【摘要】本文建立了截面为矩形的微通道冷板模型，应用CFX软件仿真分析了流量、流道高度、宽度、数目对换热系数和效率的影响规律。
仿真结果表明：单一变量情况下，流量越大，换热系数越大，但效率下降；流道深度越大，效率越高，换热系数存在极大值；流道宽度越大，换热系数越小，换热效率越大；增加流道数目可以同时提高换热系数和换热效率。
【关键词】微通道；液冷冷板；CFX ；数值仿真引言随着芯片向小型化、集成化、高速化发展，芯片热流密度越来越大，芯片性能的有效发挥和进一步提高受到散热瓶颈的制约。
微通道液冷技术被认为是解决高热流密度芯片散热问题的有效方式。
微通道冷板的结构原理如图1所示。
图1 微通道冷板结构原理图自上世纪80年代以来，国内外学者已对微通道液冷作了许多研究。
Xu[1]对水力学直径为30到344微米的微通道，在Re数为20到4000范围内进行了研究，结果表明基于连续流体假设的N-S方程仍然成立。
Zeighami等[2]研究了深为150微米、宽为100微米的微通道的转捩点约为Re=1600，研究表明，对于微通道而言，层流变湍流的转捩点提前了。
揭贵生等[3]从理论上对矩形截面微通道的结构参数与散热热阻的关系进行了推导，据此可对各通道参数进行优化选择。
徐德好[4]应用Flotherml软件对系列尺寸的矩形微通道冷板进行仿真分析并验证，获得了冷板换热性能与流道结构参数的关系。
综上所述，学界目前普遍认为在不涉及相变时，连续介质假设成立，N-S方程和傅立叶导热定律对微通道内的层流液体流动仍具有适用性。
因此，基于N-S 方程的CFD软件CFX可用于对微通道换热进行仿真分析。
本文在AWB14.0平台下建立矩形微通道冷板的仿真模型，应用CFX分析微通道各参数对换热性能的影响。
1 仿真模型的建立本文利用NX7.5建立冷板的三维模型。
典型结构参数为流道宽度D=0.5mm，深度H=2mm，间距T=1mm，流动方向长度L=30mm，流道数目16。
歧管式射流微通道液冷散热性能
歧管式射流微通道液冷散热性能
刘帆;张芫通;陶成;胡成玉;杨小平;魏进家
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2024(75)5
【摘要】随着信息技术进步,芯片向大面积、高功率方向发展,对热管理提出了严峻挑战。
微通道液冷能够解决高功率芯片散热难题,但传统平直微通道热沉流阻大、温度均匀性差。
提出了一种耦合歧管式进出液结构、分布式射流和微针翅的新型歧管式微通道散热器,在平均热通量高于330 W/cm^(2)、总功率达到2500 W时,芯片平均温度低于70℃,实现了高效散热。
通过数值模拟发现:降低散热器射流腔高度可显著强化传热,但整体压降也随之陡升,存在一个最佳射流腔高度;散热器底板的微针翅尺寸及其与射流腔的相对尺寸是新型歧管式微通道散热器的重要结构参数,微针翅的存在并不是绝对有益于传热强化。
定义了微针翅与射流腔之间相对高度的无量纲参数——翅占比,存在临界翅占比使得阻碍效应和强化效应相抵消,当翅占比高于这一临界值时才能达到强化换热效果。
本研究为新型歧管式微通道散热器的设计提供了指导。
【总页数】10页(P1777-1786)
【作者】刘帆;张芫通;陶成;胡成玉;杨小平;魏进家
【作者单位】中兴通讯股份有限公司;西安交通大学化学工程与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.典型微通道液冷冷板散热性能试验研究
2.基于双层分形微通道的液冷板散热性能分析
3.分级歧管微通道阵列散热器流动与散热特性研究
4.微通道液冷冷板散热特性研究
5.锂电池微通道液冷板散热性能分析
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微通道液冷散热技术及应用
微通道液冷散热技术及应用引言：在如今高性能电子设备越来越小型化、集成化的背景下，散热问题成为制约其发展的重要因素。
传统的散热方式已经无法满足高性能电子设备的需求，因此微通道液冷散热技术应运而生。
本文将介绍微通道液冷散热技术的原理和应用，并探讨其优势和未来发展前景。
一、微通道液冷散热技术的原理微通道液冷散热技术是一种通过微细通道将流体导入至电子设备的散热部件，利用流体的传热性能来实现散热的技术。
其原理是通过微通道内的流体与散热元件接触，将散热元件的热量传导到流体中，然后通过流体的流动将热量带走，从而达到散热的效果。
微通道液冷散热技术的热传导速度快、散热效果好，能够有效解决高性能电子设备散热困难的问题。
二、微通道液冷散热技术的应用微通道液冷散热技术在多个领域具有广泛的应用前景。
首先，在计算机领域，微通道液冷散热技术可以用于处理器、显卡等高性能设备的散热。
相比传统的风冷散热方式，微通道液冷散热技术能够更加高效地将热量带走，提高设备的工作效率。
其次，在光电子领域，微通道液冷散热技术可以用于激光器、光通信设备等光电子器件的散热。
由于光电子设备的工作过程中产生大量热量，传统的散热方式效果有限，而微通道液冷散热技术能够有效地降低设备的温度，提高设备的稳定性。
此外，微通道液冷散热技术还可以应用于电动汽车、航空航天等领域，提高设备的性能和可靠性。
三、微通道液冷散热技术的优势微通道液冷散热技术相比传统的散热方式具有多个优势。
首先，微通道液冷散热技术能够实现高效的热传导和热扩散，提高散热效果。
其次，微通道液冷散热技术的散热部件体积小、重量轻，适用于高性能电子设备的紧凑空间。
此外，微通道液冷散热技术还可以实现模块化设计，方便维护和升级。
综上所述，微通道液冷散热技术在散热效果、体积重量和设计灵活性等方面具有明显的优势。
四、微通道液冷散热技术的未来发展前景微通道液冷散热技术是目前解决高性能电子设备散热难题的有效手段，其未来发展前景广阔。
新能源汽车PCU液冷冷板的结构及性能分析
新能源汽车PCU液冷冷板的结构及性能分析随着环保意识的提高和对能源消耗的关注，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
为了提高新能源汽车的性能和安全性，PCU液冷冷板作为一种重要的散热装置被广泛应用于新能源汽车中。
PCU液冷冷板是一种采用液冷技术散热的装置，由冷板、水管和冷却液组成。
其结构简单，具有散热效果好、重量轻、体积小等优点。
冷板作为核心部件，通常采用高导热材料制成，如铜或铝。
冷板表面设计有多个散热片，以增加表面积，提高散热效果。
水管则用于将冷却液引入冷板，通过冷却液的循环来吸收PCU产生的热量，然后将热量带走，保持PCU的工作温度在合理范围内。
PCU液冷冷板的性能主要体现在散热效果和能耗方面。
散热效果直接影响PCU的工作温度和性能稳定性。
冷板的散热效果受到冷板材料、散热片数量和冷却液流速等因素的影响。
一般来说，导热性能好的材料和较多的散热片能够提高散热效果。
冷却液的流速也是影响散热效果的重要因素，流速过大会导致散热不均匀，过小则可能无法及时带走热量。
因此，在设计PCU液冷冷板时需要综合考虑这些因素，以提高散热效果。
另外，能耗也是PCU液冷冷板的一个重要性能指标。
能耗主要包括冷却液的能耗和冷板材料的能耗。
为了降低能耗，可以采用低能耗的冷却液和导热性能好的材料制成冷板。
同时，优化冷却液的流速和冷板的设计也可以降低能耗。
总之，PCU液冷冷板作为新能源汽车的重要散热装置，其结构和性能对于提高新能源汽车的性能和安全性起着至关重要的作用。
通过合理设计冷板结构和优化冷却液的流速，可以提高散热效果和降低能耗，进而提高新能源汽车的整体性能。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信PCU液冷冷板的性能会不断提升，为新能源汽车的发展做出更大的贡献。
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Vol.37 No.7160舰船电子工程Ship Electronic Engineering总第277期2017年第7期典型微通道液冷冷板散热性能试验研究刘新博(中国电子科技集团公司第二十研究所西安710068)摘要论文通过搭建微通道液冷冷板测试环境,分别测试了七种典型微通道液冷冷板的进、出口压差、流量和温度。
以D5冷板为参考，分别对比常规通道，不同槽道髙度、槽道筋厚及流道形式对微通道液冷冷板散热性能的影响。
结合工程 应用比较了不同微通道冷板的综合性能，为微通道冷板设计提供参考。
关键词微通道；液冷；散热中图分类号TN402 D O I：10.3969/j.issn.1672-9730. 2017. 07.039Experimental Study on Heat Transfer Performance of TypicalMicroChannel Cooling PlateL IU Xinbo(20th Institude,China Electronics Technology Group Corporation,Xi’an710068)Abstract In this paper,the inlet and outlet pressure difference,flow rate and temperature of7 kinds of typical micro channel liquid cold plate are tested by establishing a micro channel liquid cold plate test environment.The effects of the conventional channel,the channel height,the thickness of the channel and the channel form on the cooling performance of the micro channel cold plate were compared with the D5 cold bined with the engineering application,the comprehensive performance of different microchannel cold plate is compared,which provides reference for the design of microchannel cold plate.Key Words microchannel,liquid cooling,dissipate heatClass Number TN4021引言随着电子元器件集成化程度越来越高，体积不 断缩小，热流密度急剧上升[1]。
解决大功率、高热 密度下电子设备的散热问题是结构设计中的关键 环节[2]。
应用微通道液冷冷板散热是一种比较理 想的方式[3]。
本文通过搭建微通道液冷冷板测试 环境，以测试数据为依据对比了七种典型微通道液 冷冷板的换热性能，结合工程应用比较了不同微通 道冷板的综合性能。
2微通道液冷冷板性能测试指标微通道冷板通常以换热系数和进出口压差作 为衡量冷板性能的主要指标[4]。
搭建测试系统应 准确测试与这两个指标相关的参数值。
*换热系数^的工程意义是整体上衡量冷板对 热源的散热能力指标。
换热系数越大表明微通道冷板的散热性能越优越。
^的定义公式为fh=QA source-T〇)⑴式中A source为热源和冷板接触面积，？；,。
为热源表 面温度，T〇为进出口冷却液平均温度，Q为总换热量。
进出口压差A P可以衡量泵功耗。
压损越大，消耗的泵功越大，对泵的要求也越高，并与经济成 本相关。
保证散热系统流量的前提下，进出口压差 越小越好。
D P的定义公式为DP= Pin-P〇M(2)式中为进水口平均压力，P〇u t为出水口平均压*收稿日期：2017年1月8日，修回日期：017年2月26日基金项目：“十三五”X X共用信息系统装备预先研究(编号:31508XXXX)资助。
作者简介:刘新博，男，硕士研究生,工程师，研究方向：电子设备结构设计。
2017年第7期舰船电子工程161力。
3典型微通道液冷冷板为了研究微通道液冷冷板的换热性能，从工程实际应用出发，设计了七种不同参数的冷板。
冷板 类型分别为常规冷板一种，不同槽道高度冷板三 种，不同槽道筋厚冷板一种和不同流道形式冷板两 种[5]。
微通道冷板参数见表1，示意图如图1所示。
表i微通道液冷冷板参数对照表序号代号通道参数(mm)bc=0.5 e=1冷板特性对比冷板1C5D=5 L=55b=26 L1=10常规通道D52D5D=5 L=35b=26 L1=10微通道、单芯片、直道D3.5、D2 3D3.5D=3.5 L=35 b=26 L1=10微通道、单芯片、直道4D2D=2L=35 b=26 L1=10微通道、单芯片、直道5E0.5D=5L=35 b=26 L1=10 e=0.5微通道、单芯片、直道D56UW1D=5L=35 b=26 L1=10微通道、单芯片、U形弯道D5、YW1 7YW1D=5L=35 b=26 L1=10微通道、单芯片、Y形弯道D-槽道高度bc-单槽道宽度e-槽道筋厚L1-入口段长度b-槽道总宽度L-槽道长度图1微通道液冷冷板参数示意图本文主要研究微通道不同槽道高度、槽道筋厚 及流道形式对微通道液冷冷板性能的影响。
以常 规微通道冷板D5为参考，与其他冷板进行对比分 析。
为了保证各种冷板对比分析数据的准确性，设 计冷板时，将冷板与热源的接触面积统一设置为 10cm2。
所有冷板的槽道宽度b c设置为0.5m m，人 口段长度L1为10m m。
各种冷板的外形尺寸一致，并保证冷板的实际有效散热面积相同。
微通道冷 板的加工方法为以常规机加工艺加工槽道，再通过 真空钎焊形成密闭液冷通道[6]。
冷板流道结构如 图2所示。
C5 D5 D3.5 D2图2七种典型微通道冷板流道结构示意图（去掉上盖板) 4微通道液冷冷板性能测试环境搭建1)测试环境组成根据微通道液冷冷板性能测试指标中的相关 参数，测试系统应设计成一个液压回路。
在液压回 路中可以实现流量控制，压力测量以及相应的温度 测量[7]。
测试系统的主要功能单元可划分为液冷循环单元、数据采集单元和模拟设备单元三部分。
微通道液冷冷板性能测试环境原理图如图3所示。
数据采集单元图3微通道液冷冷板性能测试环境原理图(1) 液冷循环单元液冷循环单元是由微流量水泵、节流阀、管线、快插接头及储水槽等组成的一个开式液压回路。
液冷循环单元为系统提供流量可调的冷却液，通过 调节节流阀开口大小实现系统流量的调节[8]。
(2) 数据采集单元数据采集单元主要采集系统流量、压力和温度 三种数据。
流量值通过串联在液冷循环单元中的 流量计读取;压力值分为进口压力和出口压力，通 过安装在模拟箱体两端的压力传感器采集，从压力 数值显示器上读取;温度数值通过温度测试仪器采 集，从温度测试仪器的电脑显示屏上读取。
(3) 模拟设备单元模拟设备单元是微通道冷板性能测试环境的 核心部分。
模拟设备单元包括模拟箱体、模拟热源 和微通道冷板[9]。
模拟箱体和微通道冷板接人液冷循环单元，冷 却液流经微通道冷板，带走由模拟热源传导至微通 道冷板的热量，从而实现对模拟热源的冷却。
模拟 设备单元如图4所示。
162刘新博:典型微通道液冷冷板散热性能试验研究总第277期6数据分析根据测试环境实测数据将微通道冷板分为四组对比分析换热性能。
四组对比中以D 5冷板为参 考，分别对比常规通道，不同道槽道高度、槽道筋厚及流道形式对微通道液冷冷板性能的影响。
1)微通道冷板与常规冷板换热性能对比常规通道冷板C 5与微通道冷板D 5的区别在 于D 5的散热通道中增加了筋厚1m m ，宽度0.5m m ，高度5m m 的散热槽道[1。
]。
冷板D 5与冷板C 5测试数据对比如图6所示。
微通道冷板D 5和常规冷板 C 5进、出口压差接近。
增加散热槽道使冷却液与 冷板的换热面积增大，从而提高了冷板D 5的换热 性能。
微通道冷板D 5的换热性能要比常规冷板 C 5优越。
10 203040流量/L .t -1(a )冷板进、出口压差与入口流量关系曲线50700068006600^640062006000^580056005400520050004800#46004400=42004000102030流量/L .t -14050(b )冷板换热系数与入口流量关系曲线图6冷板D 5与冷板C 5测试数据对比2)微通道槽道高度对换热性能的影响 将微通道冷板D 5的槽道高度加工为3.5m m 和2m m 即为微通道冷板D 3.5和D 2。
冷板D 5与冷板 D 3.5、D 2测试数据对比如图7所示。
槽道高度对微通道冷板的换热系数影响较大。
槽道高度减小，微 通道冷板的换热性能降低。
槽道高度增大有利于 提高微通道冷板的换热性能，但结合工程实际，微图4模拟设备单元图示2)测试环境工作原理微流量水泵驱动冷却液在微通道冷板中以强 迫对流的方式带走热量，实现对流换热。
从微流量 水泵流出的冷却液流经与模拟热源接触的微通道 冷板，吸收模拟热源产生的热量，冷却液的温度上 升，从出口流出，形成一个开环式的冷却换热测试 系统。
通过数据采集单元采集相应流量、压力和温 度数据。
根据微通道液冷冷板性能测试环境原理图搭 建微通道液冷冷板性能测试环境如图5所示。
测试环境冷却液为水。
图5微通道液冷冷板测试环境图示5微通道液冷冷板性能测试方法微通道冷板测试环境主要测试通过微通道冷 板的冷却液流量、微通道冷板两端的压力、微通道 冷板两端冷却液的温度和模拟热源的温度。
将微通道冷板接人测试环境，设定模拟热源热 流密度为30W /cm 2,然后调节系统流量从10L /h -50L /h 变化，记录对应流量时的相应进、出口压 力、温度和模拟热源温度。
流经微通道冷板的冷却液流量通过串联在液 冷循环单元中的流量计读取。
微通道冷板两端的 压力通过安装在模拟箱体进水口和出水口上的压 力传感器采集，从压力传感器的数值显示器上读 取。
当系统流量变化后记录相应的进水口和出水 口压力值。
温度测试分为进、出水口温度和模拟热 源温度。
进、出水口温度由女装在模拟箱体进、出 水口处的热电偶采集，模拟热源的温度由安装在模 拟热源上的四只热电偶采集。
热电偶采集的数据 通过仪器在电脑上显示。
2017年第7期舰船电子工程163501020304050流量/L .t -1(a )冷板进、出口压差与入口流量关系曲线70006800 6600 6400 6200 6000 580056005400 5200 5000:4800 4600 4400 42004000------1----1----1----'----1----'----1----'----1—10 20 30 40 50流量/L .IT -1(b )冷板换热系数与入口流量关系曲线图7冷板D 5与冷板D 3.5、D 2测试数据对比道与直型通道的不同在于前者进、出水口处于冷板 的同侧。