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不同微流道形狀散熱器性能之數值研究

為了解決3090 改散熱的問題，作者陳玉新 這樣論述：

本研究的第一部分提出一種新型多噴嘴式微通道散熱器（MN-MCHS）， 詳細研究了微通道長度、長寬比、肋寬度，及幫浦功率和熱通量，發現其通道長度較短的MN-MCHS不僅明顯改善底部溫度的均勻性和熱動力性能指數(thermodynamic performance index)，也可以顯著的降低總熱阻抗。隨著通道長度從10mm降低至1mm，溫度均勻性提高了約10倍，總熱阻提高了62％，壓降(pressure drop)降低了約12倍。在第一部分的所有情況顯示，MN-MCHS在最佳的結構下，可以消除高達1300W / cm 2的熱通量，並且使溫度保持在高於入口冷卻劑的溫度77.5℃之以下。此外，在相

同的幫浦功率下，比單層MCHS與雙層MCHS分別改善總熱阻高達62％和47.3％。此MN-MCHS的結構是一種有潛能的MCHS結構，因為它可以透過優化其幾何尺寸來提高熱性能並降低壓降。在第二部分中以可量測9.8mm×9.8mm×0.5mm的銅板作為SL-P-MCHS和MN-MCHS的襯底，使用水作為冷卻劑。 通道長度為0.2至5.6mm，以及五種不同的通道形狀，包括圓形，正方形，梯形，兩個凹形表面和兩個凸形表面，並且固定液壓直徑為200μm與雷諾數範圍700〜2200之間進行數據的研究。利用新的網格劃分方式，找出一種最適合用於多噴嘴式微通道散熱系統的結構。其中以圓形的通道擁有最好的熱性能，可耗

散高達1300W / cm 2的熱通量，並且在雷諾數為2200時最大溫度保持在低於75℃。此外，提出了一個新的方程式，透過通道長度與雷諾數，預測其入口與出口之間冷卻劑的溫度差異，以及根據雷諾數和熱通量，預測圓形通道底壁的最高溫度。最後第三部分，以固定寬度100μm，長度2mm，高度500μm的模型進行分析。計算的模型包括通道和基板，水與矽作為冷卻劑和基板的材料，在模型的底壁上固定施加750W / cm 2的熱通量。為了研究通道深度對散熱器底壁溫度均勻性的影響，分析固定通道深度100μm至400μm，與沿著通道的長度增加100μm至400μm的通道深度。在本節實驗中發現，通道深度對散熱器底壁的溫

度均勻性有非常重要的作用。與固定通道深度相比，沿著通道長度增加其通道深度可以將溫度均勻性提高到36.7％。