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金属泡沫填充式电子器件散热器换热特性数值模拟

张刘刚  
【摘要】: 随着电子行业的迅猛发展,电子产业向高性能、微型化、集成化方向发展,电子产品的散热问题越来越突出,解决电子器件的过热问题已引起国内外研究单位的高度重视。本论文对强制风冷散热方式的传统翅片式电子器件散热器进行结构改良,通过改变散热器的翅片数,并在翅片间填充铝金属泡沫多孔介质,提出了金属泡沫填充式电子器件散热器。改良后的散热器依靠金属泡沫的特殊结构特性,增强换热性能,使得散热器换热效率显著提高。 研究采用散热器的翅片数分别为1、2、4、6片,填充20ppi和5ppi两种不同孔密度的铝金属泡沫。在风速1.0m/s~1.8m/s范围内,模拟电子器件散热器在填充铝金属泡沫后,流速、翅片间距、金属泡沫孔密度及加热热流密度对散热器换热性能的影响。并对比分析不填充金属泡沫时散热器的换热特性。 通过数值模拟得出,散热器在填充铝金属泡沫后散热效果显著提高,填充铝金属泡沫散热器的表面换热系数是未填充的2.8~4.6倍,填充铝金属泡沫后散热器的压降增加较小;填充铝金属泡沫散热器的翅片数为四片,即翅片间距为11.1mm时,散热器的表面换热系数最高;填充5ppi铝金属泡沫四翅片散热器的综合换热性能最好;热流密度对散热器的散热性能存在较大影响,以增大流速的方式来提高散热器的散热性能受到一定的限制。 在相同工况及相同实验参数条件下,本文将数值模拟数据与实验数据进行对比,表明模拟结果能够较好的和实验数据吻合,验证了数值模拟方法的正确性及数据的可靠性。


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