[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化毛細(xì)作用的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010632076.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111780601B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李寶童;徐俊豪;尹鑫鑫;蘇文杰;洪軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種強(qiáng)化毛細(xì)作用的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，基于泊肅葉流動(dòng)假設(shè)，利用理想泊肅葉流與穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的相似性，以穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題優(yōu)化扇形份數(shù)為均熱板冷凝端拓?fù)鋬?yōu)化的一階構(gòu)型，再利用植物葉脈分叉規(guī)律對扇形區(qū)域內(nèi)微流道布局進(jìn)行優(yōu)化，得到吸液芯結(jié)構(gòu)；本發(fā)明通過模擬植物葉片葉脈的分布來設(shè)計(jì)均熱板吸液芯內(nèi)流道的布局，在保證毛細(xì)力的同時(shí)具有較大的流速，得到的吸液芯結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)越的熱性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及均熱板吸液芯內(nèi)流道布局設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種強(qiáng)化毛細(xì)作用的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著電子設(shè)備不斷朝著高度集成化和小型化的方向發(fā)展，如果沒有高效快速的散熱手段，電子設(shè)備在工作時(shí)會(huì)處于一個(gè)溫度相對很高的狀態(tài)，這會(huì)引起設(shè)備性能和可靠性的降低。均熱板是一種被廣泛使用的散熱器，它通過其腔體內(nèi)部工作液的相變將電子設(shè)備的熱量傳遞到熱沉中。均熱板的性能將直接影響設(shè)備工作時(shí)表面的溫度，而均熱板的性能又取決于其內(nèi)部吸液芯結(jié)構(gòu)，因此，均熱板吸液芯內(nèi)流道的布局就成為了設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的均熱板的設(shè)計(jì)主要是依靠經(jīng)驗(yàn)或者是簡單的將流道進(jìn)行組合，其內(nèi)部的微流道多為矩形流道和蛇形流道，這種流道雖然設(shè)計(jì)簡單且易于加工制作，但隨著電子設(shè)備的發(fā)展，其對散熱器熱性能要求的不斷提高，這些傳統(tǒng)流道已經(jīng)不能滿足當(dāng)前強(qiáng)化傳熱的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)化毛細(xì)作用的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，通過模擬植物葉片葉脈的分布來設(shè)計(jì)均熱板吸液芯內(nèi)流道的布局，在保證毛細(xì)力性能的同時(shí)具有較大的流速，得到的吸液芯結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)越的熱性能。

為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種強(qiáng)化毛細(xì)作用的均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

(1)吸液芯結(jié)構(gòu)一階構(gòu)型推導(dǎo)：

均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)中流道的高度為幾十到幾百微米，將其視為平行平板間的泊肅葉流，其流量與壓力降之間存在比例關(guān)系，而穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)狀態(tài)的平板內(nèi)熱流密度與溫度梯度之間也同樣存在比例關(guān)系(傅立葉定律)，且兩者的比例系數(shù)均為相關(guān)的材料參數(shù)；根據(jù)關(guān)于理想泊肅葉流與穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的相似性分析，以穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的優(yōu)化扇形份數(shù)為均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的一階構(gòu)型；

首先，吸液芯結(jié)構(gòu)分為兩大類：冷凝端吸液芯設(shè)計(jì)中的“面點(diǎn)”(AP)問題和蒸發(fā)端吸液芯設(shè)計(jì)中的“面線”(AL)問題；然后，推導(dǎo)具有高導(dǎo)熱通道的圓盤模型，其中，將圓盤劃分份數(shù)選擇為優(yōu)化變量，同時(shí)以固定高導(dǎo)熱通道體積占比和微銑削最小加工尺寸為約束條件；

對于蒸發(fā)端，扇形區(qū)域的圓周側(cè)為熱沉，高導(dǎo)熱通道的兩端寬度分別為D和mD，長度為L，其火積分為三部分進(jìn)行求解：

扇形圓心角區(qū)域部分火積：

高導(dǎo)熱通道火積：

高導(dǎo)熱通道兩側(cè)區(qū)域部分火積：

總火積：

對于冷凝端，扇形區(qū)域圓心側(cè)為熱沉，高導(dǎo)熱通道的兩端寬度分別為D和mD，長度為R，其火積分為兩部分進(jìn)行求解：

高導(dǎo)熱通道部分火積：

高導(dǎo)熱通道兩側(cè)區(qū)域部分火積：

總火積：