基于ansysCFX的矩形微通道液冷冷板换热性能仿真分析

2014-05-21李兵强

山东工业技术 2014年8期

关键词：深度效率模型

李兵强

（中国电子科技集团公司第二十研究所）

引言

随着芯片向小型化、集成化、高速化发展，芯片热流密度越来越大，芯片性能的有效发挥和进一步提高受到散热瓶颈的制约。微通道液冷技术被认为是解决高热流密度芯片散热问题的有效方式。微通道冷板的结构原理如图1所示。

图1 微通道冷板结构原理图

自上世纪80年代以来，国内外学者已对微通道液冷作了许多研究。Xu[1]对水力学直径为30到344微米的微通道，在Re数为20到4000范围内进行了研究，结果表明基于连续流体假设的N-S方程仍然成立。Zeighami等[2]研究了深为150微米、宽为100微米的微通道的转捩点约为Re=1600，研究表明，对于微通道而言，层流变湍流的转捩点提前了。

揭贵生等[3]从理论上对矩形截面微通道的结构参数与散热热阻的关系进行了推导，据此可对各通道参数进行优化选择。徐德好[4]应用Flotherml软件对系列尺寸的矩形微通道冷板进行仿真分析并验证，获得了冷板换热性能与流道结构参数的关系。

综上所述，学界目前普遍认为在不涉及相变时，连续介质假设成立，N-S方程和傅立叶导热定律对微通道内的层流液体流动仍具有适用性。因此，基于N-S方程的CFD软件CFX可用于对微通道换热进行仿真分析。

本文在AWB14.0平台下建立矩形微通道冷板的仿真模型，应用CFX分析微通道各参数对换热性能的影响。