赵亮，吴波，冯波，张丰华

（西安航空计算技术研究所，西安 710068）

0 引言

高性能、质量轻、体积小及高可靠性的要求导致机载电子设备及芯片热功耗、热流密度大幅增加，而且对芯片温度控制提出了更为苛刻的要求，传统的空气冷却面临严峻挑战。对空气冷却进行创新性的改进，大幅提高空气冷却散热能力成为必须解决的问题。超轻多孔金属材料独特的结构，使它具有轻质、散热、高比强度等多功能复合特性。超轻多孔金属材料内部结构十分复杂，孔隙率、孔密度、高度等参数均影响其换热性能。本文建立超轻多孔金属对流换热模型，通过数值模拟的方法对超轻多孔金属材料换热性能进行研究，为其在机载电子设备上应用奠定换热性能评估基础。

1 超轻多孔金属材料

超轻多孔金属材料作为换热结构，空气流过其内部时，网状多孔结构能够有效地增强流体湍流程度，增强多孔结构固体表面与空气的换热能力。基于超轻多孔金属材料开发高效紧凑的换热装置可以在机载电子设备热管理领域广泛应用。

张亚平等[1]研究表明，超轻多孔金属材料散热器的换热系数是同等几何参数肋片散热器的3.6倍。在风扇功率相同的情况下，超轻多孔金属材料散热器收益因子比同等条件的肋片散热器高出约20%。H. Mahdi等[2]研究表明，传统奔腾Pro散热器平均热阻是超轻多孔铝散热器的3.5倍，超轻多孔铝散热器可有效提高CUP散热性能。超轻多孔铝CUP散热器如图1所示。……