S型流道冷板的流体域熵产分析及流道优化

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(哈尔滨工业大学(威海) 汽车工程学院，山东 威海 264209)

S型流道冷板的流体域熵产分析及流道优化

刘福东，谭建宇

(哈尔滨工业大学(威海) 汽车工程学院，山东 威海 264209)

粘性流体在流动和传热过程中，由于粘性耗散和热传导的存在造成能量损失。为分析流体流动和传热过程的能量损失并得到冷板的最优流道形式，本文以某电子器件用S型流道液冷冷板为分析对象，通过数值模拟，得到S型流道液冷冷板的流体域熵产率随工质流量的变化规律，对流体域充分发展的直段和弯段内熵产率大小进行了比较，并在固定流量下，分析了熵产率大小沿工质流动方向上的变化情况。提出冷板流道优化方案，并从换热表现、压头损失和总能量损失三方面对不同流道形式的冷板进行了综合评价和比较，得到了冷板流道的最优形式，为工程实际提供参考。

冷板；数值模拟；流体域；熵产；流道优化

电子器件的发展正趋向大功率和集成化，这对电子器件的热控制提出了更高的要求。液冷冷板作为一种高效成熟的热控制手段，常被用于高热流密度电子器件的冷却。液冷冷板的流道常采用S型流道，或称为蛇形流道。在设计S型流道冷板时，需综合考虑冷板工作时的换热表现、流动压降以及总能量损失。对于尺寸较小的大功率电子器件，所用冷板流道尺寸往往较小，所需的工质流量相应增大，使得工质流动的流动阻力相应增大，进而需要较大的泵功。考虑对流道的前半段进行稀疏处理，有较好换热表现的同时，可以减少内部工质流动所需的泵功。……