論文名稱：環(huán)路熱管中纖維吸液芯蒸發(fā)器與微通道冷凝器的設(shè)計(jì)加工及性能研究

論文作者：廈門大學(xué)/凌偉淞

指導(dǎo)教師：周偉《研究領(lǐng)域：主要從事于精密制造技術(shù)、功能微結(jié)構(gòu)制造、新能源與節(jié)能技術(shù)、生物醫(yī)療器等領(lǐng)域的研究。》

隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件的高頻化和高速化導(dǎo)致其熱流密度急劇增加，傳統(tǒng)散熱技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的散熱需求。環(huán)路熱管是一種基于相變散熱原理的高效散熱裝置，由吸液芯提供驅(qū)動(dòng)液體工質(zhì)的毛細(xì)抽吸力，因此環(huán)路熱管具有傳熱能力強(qiáng)、無(wú)需外部能量輸入等優(yōu)點(diǎn)，在微電子以及航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本論文對(duì)蒸發(fā)器的吸液芯結(jié)構(gòu)和冷凝器的微通道結(jié)構(gòu)展開研究，提升了環(huán)路熱管傳熱傳質(zhì)性能。

吸液芯的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究。以多齒刀具車削加工得到的粗糙表面銅纖維為原料，基于低溫固相燒結(jié)技術(shù)制造單一孔隙率、復(fù)合孔隙率和漸變孔隙率吸液芯。搭建毛細(xì)抽吸和吸附性能測(cè)試平臺(tái)，建立毛細(xì)抽吸模型，研究吸液芯的孔隙率、孔隙率分布以及纖維表面形貌等參數(shù)對(duì)毛細(xì)抽吸和吸附性能的影響。

基于銅纖維燒結(jié)吸液芯蒸發(fā)器的環(huán)路熱管傳熱性能研究。設(shè)計(jì)基于銅纖維燒結(jié)吸液芯的環(huán)路熱管，將新型銅纖維燒結(jié)吸液芯應(yīng)用于環(huán)路熱管，通過(guò)改變吸液芯的孔隙率和孔隙率分布以及纖維表面形貌，研究銅纖維燒結(jié)吸液芯對(duì)環(huán)路熱管傳熱性能的影響，驗(yàn)證了銅纖維燒結(jié)吸液芯在環(huán)路熱管中應(yīng)用的可行性。

微通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究。設(shè)計(jì)一款新型的側(cè)壁面換熱交錯(cuò)式微通道結(jié)構(gòu)，將該微通道作為環(huán)路熱管冷凝器，研究了微通道結(jié)構(gòu)對(duì)換熱性能的影響，獲得了微通道內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)機(jī)理。采用流-固耦合數(shù)值仿真方法，對(duì)微通道的深、寬和間距等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

基于微通道冷凝器的環(huán)路熱管傳熱性能研究。基于交錯(cuò)式微通道冷凝器，研究了通道結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)環(huán)路熱管傳熱性能的影響。相比于傳統(tǒng)的翅片風(fēng)冷式冷凝器，交錯(cuò)式微通道冷凝器使環(huán)路熱管傳熱能力提升了4倍，熱阻降低了4.4倍，從而證明了交錯(cuò)式微通道在環(huán)路熱管冷凝器中應(yīng)用的可行性。

本論文對(duì)環(huán)路熱管的吸液芯和微通道結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵元件展開設(shè)計(jì)和性能研究，有效提高了環(huán)路熱管的傳熱性能，為環(huán)路熱管的設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)意義。