南京工业大学 | 优化歧管几何形状的Z型歧管微通道散热器的热工水力性能

Xinxin Ren, Yuhao Gao, Tianyu Wu, Jianqiu Zhou

歧管微通道散热器（MMC）因其短流道和高传热能力而被广泛用于冷却高热通量电子设备。然而，传统Z型歧管中突然的几何过渡往往会导致流量分配不均和压力损失过大。在这项研究中，在相同的几何和操作条件下，使用三维共轭传热模拟对四种改进的歧管配置进行了数值研究。结果表明，MMC中的流量分布主要由入口静压场决定，而不是由局部速度峰值决定。通过引入几何连续性和逐渐膨胀，优化配置（情况3）抑制了流动分离，并沿歧管产生了更均匀的压力分布。因此，流量不均匀系数σₘ 与基线设计相比降低了约28%。，改进的流动均匀性提高了传热性能，热阻降低了22.4-26.5%，最大基板温度降低了7.5-13.3 K。尽管优化的结构没有产生最低的压降，但它保持了约42-44%的降低。总体评价表明，案例3达到了最佳的热工水力性能，PEC值在1.27到1.38之间。

Ren, X., Gao, Y., Wu, T., & Zhou, J. Thermo-hydraulic performance of Z-type manifold microchannel heat sinks with optimized manifold geometries. Available at SSRN 6409024.

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