[发明专利]一种阵列扰流柱射流冷却装置

说明书

本发明公开一种阵列扰流柱射流冷却装置，属于散热器技术领域。所述冷却装置有壳体、冷却工质进口、出口以及扰流柱阵列。所述冷却装置前半段为多列矩形通道，通道间距相同，后半段为扰流柱阵列，沿中心对称布置。使用射流冲击冷却技术，气体或液体在压差作用下通过矩形喷嘴(进口)直接地喷射到被冷却或加热的表面上，流程短且被冲击的表面上的流动边界层薄，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果。冷却装置后半段设置扰流柱阵列，增大装置与流体的热交换面积，破坏流道中形成的流动边界层，增加流动中的扰动，从而进一步达到强化换热的效果，极大地改善了冷却装置的均温效果。

技术领域

本发明属于散热装置领域，涉及一种射流冲击冷却装置。

背景技术

随着微电子技术的进步，推动了电子器件小型化、微型化的发展，电子器件尺寸的减小同时使得电子器件的热流密度大幅增加，这对微电子器件的散热提出了更苛刻的要求，因此有效地解决高热流密度的散热问题已成为电子设备发展必须解决的关键技术。

传统的空气自然对流也渐渐被空气受迫对流及液体对流冷却技术所取代，但还是无法完全满足大规模集成电路对热量散发的需求。射流冲击作为典型的强化换热手段，广泛应用于各种工程应用中。射流冲击是指射流对固体壁面或液体表面等的冲击流动，即气体或液体在压差的作用下，通过圆形或窄缝形喷嘴垂直(或成一定倾角)喷射到被冷却或加热表面上。由于流体直接冲击欲被冷却或加热的表面，流程短且被冲击的表面上的流动边界层薄，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果，是一种极其有效的强化传热方法。

在散热装置中设置扰流柱是微电子冷却的有效措施之一。冷却工质流经扰流柱群时，冷却工质会产生边界层分离，破坏形成的流体边界层，进而使得层流底层变薄。层流底层的热阻对换热影响很大，层流底层越薄，流体与壁面间的热阻就越小，流体与扰流柱及冷却通道上、下壁面换热增强。在冷却通道内由扰流柱与流体作用而产生的涡流与流层中的涡相互作用，会改变流场中涡的结构和强度，从而影响流体流动状态。由扰流柱产生的涡动能进一步增强流动中的扰动，有利于流体层流边界层湍流化、层流底层薄层化。使用射流冲击冷却技术与扰流柱相结合，可使散热装置总的换热效果大幅提高，并改善电子设备的均温问题。

发明内容

为了解决上述背景中的技术问题，本发明提供一种阵列扰流柱射流冷却装置，设置有壳体、冷却工质进口、出口以及扰流柱阵列，所述冷却装置前半段为多列矩形通道，通道间距相同，后半段为扰流柱阵列，沿中心对称布置。

进一步地，所述壳体的材料为6063、6061号铝合金等铝制材料或铜制材料。

进一步地，所述唯一进口设在上端中部，形状呈矩形。

进一步地，所述两出口设在装置两侧，对称布置，形状呈矩形。

进一步地，所述冷却装置前半段为多列矩形通道，通道间距相同，后半段为扰流柱阵列，沿中心对称布置，扰流柱的横向间距和纵向间距均为扰流柱直径的2倍。

进一步地，冷却工质通过所述进口进入散热装置，在装置前半段进行冲击冷却，随后到达装置后半段所述扰流柱阵列，与扰流柱充分接触换热后到达装置两端所述出口。

本发明采用上述技术方案，能够达到的技术效果是：

本发明提供了一种阵列扰流柱射流冷却装置，使用射流冲击冷却技术，冷却工质在压差的作用下，通过矩形喷嘴垂直(或成一定倾角)喷射到被冷却表面上。由于流体直接冲击欲被冷却或加热的表面，流程短且被冲击的表面上的流动边界层薄，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果。