CN209561380U - 一种基于新型扰流器的微通道热沉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于新型扰流器的微通道热沉，该微通道热沉包括热沉本体，热沉本体上设置有若干条平行等间距排列、结构相同的流体工质微通道，微通道沿长度方向为流体工质流动方向，流体工质微通道内周期排列着相同的扰流装置，扰流装置由六边形柱体和四边形柱体组合而成。本实用新型的微通道热沉能够有效的扰动流体工质的流动，使流道内的冷热流体加强混合，增强对流换热的效率，改善整个热沉的冷却性能。

Description

一种基于新型扰流器的微通道热沉

技术领域

本实用新型涉及热沉设备领域，具体涉及一种基于新型扰流器的微通道热沉。

背景技术

随着电子器件的小型化，半导体激光器功率的增加，高频功率开关器件，大功率LED技术的发展，高热流密度散热已经成为制约这些领域技术发展的瓶颈，这些冷却对象的热流密度已经超过了传统冷却方式的冷却能量，而微通道热沉却能够很好的弥补传统冷却方式的不足。

Wang.R.J等人在Applied Thermal Engineering,2018,133,428-438发表的文章“Parameterization Investigation on the Microchannel Heat Sink with SlantRectangular Ribs by numerical simulation”中设计了带有倾斜矩形周期分布扰流片的热通道热沉，但仍然存在热沉温度分布不均匀，不利于大功率芯片的稳定工作。Yu.X等人在International Journal ofHeat and Mass Transfer,2016,103,1125-1132发表的文章“An investigation ofconvective heat transfer in microchannel with Piranha PinFin”中设计了带有齿状周期分布扰流片的热通道热沉，虽然这种结构的设计能够强化散热，但是会增加整个器件的压损。

上述文献所论述的解决方案能够使热沉的散热性能得到改善，但是，对热沉结构的变化相对简单，无法满足更大功率热源的冷却要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于新型扰流器的微通道热沉，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种热沉本体，所述热沉本体设置有若干条微通道，各所述微通道内沿所述微通道的长度方向周期性排列有若干个组合扰流器。

通过上述技术方案，通过微通道内的流体工质的边界层会被组合扰流器打断，并产生旋涡，增强微通道内的冷热流体工质的混合和热交换，提高冷却效率。

优选地，所述组合扰流器包括三个扰流器，各所述扰流器位于所述微通道的不同位置。

通过上述技术方案，三个扰流器分别在不同前进位置上对流体工质进行打断，增强了冷热流体的混合，又有利于流体工质通过，实现流体工质的冷热交换，有利于散热。

优选地，所述组合扰流器中，一个扰流器位于所述微通道的中轴线上，一个绕流器位于靠近所述微通道的侧壁，一个扰流器位于靠近所述微通道的另一侧壁。

通过上述技术方案，三个扰流器的排列位置可以分别对流体工质的中间和两侧进行边界层打断，有利于形成旋涡，加强了冷热流体的混合，提高了冷却效率。

优选地，各所述绕流器分布在所述微通道的长度方向的不同位置上。

通过上述技术方案，在微流道的长度方向的不同位置分布扰流器，可在流体工质流动的路径上不断对流体工质进行边界打断，从而形成旋涡，以利于冷热流体的混合，促进散热。

优选地，所述扰流器包括四边形柱体和六边形柱体，所述四边形柱体的四边形端面和所述六边形柱体的六边形端面相贴合且固定连接。

通过上述技术方案，四边形柱体和六边形柱体的组合可以有效地对流体工质的边界层进行打断，相比较其他组合的扰流器，在这种扰流器的后方能够形成更大的涡旋；这对于提高冷热流体的混合，是有好处的；同时这种扰流器结构的设计，对整个热沉的压损并没有很明显的增加。

优选地，所述微通道的通道截面为矩形，且所述矩形的长宽比为2:1。

优选地，各所述微通道相互平行，且各所述微通道等间距排列。

通过上述技术方案，使得热沉本体内的各微通道流量分配均匀，使得各微通道的散热效果均匀。

优选地，所述热沉本体为非金属材料硅热沉本体。

本实用新型的技术方案，相比现有技术，所产生的有益效果如下：

本实用新型的基于新型扰流器的微通道热沉，可以使流体工质在微流道内的流动边界层被打断，相比较其他组合的扰流器，在这种扰流器的后方能够形成更大的涡旋，增强微流道中冷热流体的混合、提高冷却的效率，同时热沉的压损没有明显的增加。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的基于新型扰流器的微通道热沉的结构示意图；

图2是本实用新型的基于新型扰流器的微通道热沉的单个微通道的结构示意图；

图3是本实用新型的基于新型扰流器的微通道热沉的扰流器的结构示意图；

图4是本实用新型的基于新型扰流器的微通道热沉的一个周期内的组合扰流器的结构示意图；

附图1～图4中，各标记所代表的结构列表如下：

1、微通道，2、组合扰流器，21、扰流器，211、四边形柱体，212、六边形柱体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施方式的基于新型扰流器的微通道热沉，包括热沉本体，热沉本体上设置有若干条平行且等间距分布的微通道1，具体是6条微通，各微通道1内沿微通道1的长度方向周期性排列有若干个组合扰流器2，且各组合扰流器2沿微流道1的中轴线排布。流体工质沿微通道的长度方向流动，在经过各组合扰流器2的过程中，边界层不断被打断，会形成流体混合对流，从而促进冷热流体的混合，进而提高冷却的效率。

具体的，各个微通道的垂直于流体工质流动方向的截面为矩形面，长宽比为2:1。

如图2所示，图2所示的只是一段热沉本体的示意图，各个微通道内有5个组合扰流器2，事实上，各微通道1内的组合扰流器2的个数可以为更多。每个组合扰流器2由三个扰流器21组成，分成三排，每一排陈列一个扰流器21。如图4所示为一个周期内的扰流器21的分布情况，一个扰流器21分布在流体工质流动方向的中心，另外两个扰流器21分别分布在靠近微通道1的两内侧壁，且位于在中心轴上的扰流器21的后方，且这两个扰流器21在微通道的流体流动方向的不同位置上。如此，位于前方的扰流器21会从中打断流体工质边界层，使得流体工质从此扰流器21的两侧通过，然后再经过后方布置的在流体工质流动的不同形程上的两个扰流器21，会在两侧对流体工质的边界层进行打断，从而形成旋涡，加强冷热流体的混合，促进冷却和散热。

值得说明的是，各扰流器21均是固定在微通道1底部，可以通过焊接将扰流器21固定在微通道1底部，也可以通过3D打印将热沉本体和扰流器21一体成型。

如图3所示，扰流器21包括四边形柱体211和六边形柱体212，四边形柱体211的四边形端面和六边形柱体212的六边形端面相贴合且固定连接。四边形柱体211和六边形柱体212可以对流体工质的边界层进行更有效的打断，使微流道内的冷热流体加强混合。

具体的，热沉本体的材料选用非金属材料硅。

尽管己经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情況下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于新型扰流器的微通道热沉，包括热沉本体，其特征在于：所述热沉本体设置有若干条微通道(1)，各所述微通道(1)内沿所述微通道(1)的长度方向周期性排列有若干个组合扰流器(2)。

2.根据权利要求1所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：所述组合扰流器(2)包括三个扰流器(21)，各所述扰流器(21)位于所述微通道(1)内的不同位置。

3.根据权利要求2所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：所述组合扰流器(2)中，一个扰流器(21)位于所述微通道(1)的中轴线上，一个扰流器(21)位于靠近所述微通道(1)的侧壁，一个扰流器(21)位于靠近所述微通道(1)的另一侧壁。

4.根据权利要求2所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：各所述扰流器(21)分布在所述微通道(1)的长度方向的不同位置上。

5.根据权利要求2所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：所述扰流器(21)包括四边形柱体(211)和六边形柱体(212)，所述四边形柱体(211)的四边形端面和所述六边形柱体(212)的六边形端面相贴合且固定连接。

6.根据权利要求1所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：所述微通道(1)的通道截面为矩形，且所述矩形的长宽比为2:1。

7.根据权利要求1所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：各所述微通道(1)相互平行，且各所述微通道(1)等间距排列。

8.根据权利要求1至7任一所述的基于新型扰流器的微通道热沉，其特征在于：所述热沉本体为非金属材料硅热沉本体。