[发明专利]一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构

说明书

本发明公开了一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，属于电子设备散热技术领域。包括射流层和叶脉型微通道层；叶脉型微通道层设于射流层的底部；叶脉型微通道层为板状，其顶面设若干条微通道，且微通道中设有扰流柱；射流层为空心腔体结构，其底部设有非均匀布置的射流孔，且为类螺旋旋流喷嘴，与叶脉型微通道相互对应；工作时，冷却液分别从射流层入口和微通道层入口流入，经过分流等进入叶脉型微通道流道，最后从微通道层出口流出。本发明射流孔阵列及扰流柱可根据热源分布及其热流密度布置，可提高散热器传热效率，并提升温度均匀性，克服现有双层微通道散热结构温度不均匀的缺陷。

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，具体而言，尤其涉及一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构。

背景技术

微通道散热理念由Tukerman和Pease于1981年提出，它具有结构简单、紧凑、单位体积散热能力高等优点。但也存在压降大、泵功耗过高、沿通道温度分布不均匀等缺点。于是，Vafai和Zhu提出双层微通道的理念，以降低压降，提高换热效率，同时改善温度均匀性。目前，科研人员设计的的双层微通道多为上下层通道结构完全相同的串、并联通道。这种通道结构对于热流密度不均匀的电子设备，不仅不能提高温度均匀性，而且有可能降低温度均匀性，甚至加速器件性能恶化。影响温度分布均匀性的主要因素是流动均匀性，通过通道设计实现散热结构内流动的重新组织，可以改善局部通道内的流体流动，提高散热结构温度分布均匀性，同时提高热效率。

微小通道冷却技术是通过增加固体和冷却工质的接触面积，使得微小通道具备高效散热性能；射流冷却技术是以高速射流流体法向冲击传热表面，在驻点附近形成很薄的速度和温度边界层，以及高速射流产生的高湍流强度以获得较大的换热效率，对高热流密度热源的局部高温热点具有显著的冷却效果。微小通道射流冷却技术则融合了冲击射流冷却和微小通道冷却两种高性能的散热技术，一方面借助高速射流在驻点区域附近形成的较大局部传热效率，另一方面借助微小通道阵列射流，使得被冷却表面温度比较均匀，避免了应用单纯微小通道热沉沿所出现的沿流体流动方向温度分布不均及由此造成的热应力问题。

此外，旋流冲击射流冷却是实现传热系数高且局部换热均匀的一种有效冷却方式，旋流具有的切向加速度加速了射流的扩散及其对周围流体的夹带。另外，旋流的加入还进一步增强了射流湍流强度，从而提升了换热均匀性。

为此，本专利提出了一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，结合旋流冲击射流及微通道的优点，以改善非均匀热源的散热结构温度均匀性。

发明内容

为改善非均匀热源的散热结构的温度均匀性，本发明提出一种结合旋流冲击射流与微通道的面向非均匀热源的双层微通道散热结构。

本发明提供的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，包括射流层1和叶脉型微通道层2，射流层为空心腔体结构，其顶部中心开设有冷却液入口4，底部开设有非均匀布置的射流孔5，与叶脉型微通道层2贯通，形成射流孔阵列；叶脉型微通道层2设于射流层1的底部。

本发明提供的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，所述叶脉型微通道层2为板状，内设若干条微通道流道6，且流道中布置有扰流柱8；射流层1底部的射流孔5对应着叶脉型微通道层2的流道6。

本发明提供的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，所述射流层2底部非均匀布置的射流孔5非传统单一圆孔，而是一种类螺纹孔结构，使从分流室7来的冷却液形成旋流冲击射流。

本发明提供的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构，该散热结构工作时，冷却液分别从叶脉型微通道层入口3和射流层入口4流入，其中从叶脉型微通道层入口3流入的冷却液经流道6后直接从该层出口9流出；从射流层入口4流入的冷却液经过分流室7分流，进入射流孔阵列形成旋流冲击射流流体进去叶脉型微通道层2的若干微通道流道6中，最后从微通道层出口9流出。

进一步限定地具体技术方案如下：