扰流小通道液冷冷板流动与传热特性的数值研究

《扰流小通道液冷冷板流动与传热特性的数值研究》是一篇关于冷却技术领域的学术论文，主要探讨了在电子设备散热中广泛应用的液冷冷板结构。该论文通过数值模拟的方法，分析了不同结构参数对冷板内部流动和传热性能的影响，为优化冷板设计提供了理论依据和技术支持。

在现代电子设备中，随着集成度的不断提高，发热量也显著增加。传统的风冷方式已经难以满足高密度电子元件的散热需求，因此液冷技术逐渐成为研究热点。液冷冷板作为一种高效的冷却装置，能够通过液体介质将热量迅速带走，从而有效降低电子元件的工作温度，提高设备的稳定性和寿命。

本文的研究对象是带有扰流结构的小通道液冷冷板。扰流结构的设计目的是增强液体在通道内的湍流程度，从而提高换热效率。相比传统的平直通道，扰流结构能够有效打破边界层，促进热量的传递。然而，扰流结构的存在也可能导致流动阻力的增加，因此需要在流动阻力与换热效率之间找到一个最佳平衡点。

为了研究冷板的流动与传热特性，作者采用了计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。首先，建立了冷板的三维几何模型，并对其进行了网格划分。随后，根据实际工况设定了边界条件，包括入口速度、出口压力以及壁面温度等。在求解过程中，采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）结合k-ε湍流模型，以准确描述流动状态。

论文中详细分析了不同扰流结构对流动和传热的影响。例如，扰流柱的高度、间距以及形状等因素都会影响流动的均匀性和换热效果。研究结果表明，适当增加扰流结构的密度可以显著提升传热系数，但过高的密度会导致流动阻力急剧上升，反而降低整体性能。因此，合理设计扰流结构对于优化冷板性能至关重要。

此外，论文还对比了不同流体介质在冷板中的传热表现。水和乙二醇水溶液是常见的冷却介质，它们的物性参数差异较大，对换热效果有明显影响。实验结果显示，在相同的流动条件下，水的传热性能优于乙二醇水溶液，但在某些情况下，乙二醇水溶液因其较低的粘度和较高的热容，可能更适合特定的应用场景。

研究还发现，冷板的几何形状和尺寸对流动与传热特性也有重要影响。例如，通道的宽度和深度决定了液体的流动速度和分布情况，而冷板的整体尺寸则影响了热量的扩散路径。通过对这些因素的系统分析，论文提出了一套优化冷板设计的建议，旨在提高其散热能力和运行稳定性。

在实验验证方面，论文通过搭建实验平台对数值模拟的结果进行了对比分析。实验测试涵盖了不同工况下的流动阻力和传热系数数据，结果与数值模拟高度吻合，证明了所采用方法的可靠性。这不仅增强了论文的可信度，也为后续研究提供了参考依据。

综上所述，《扰流小通道液冷冷板流动与传热特性的数值研究》是一篇具有实际应用价值的学术论文。它不仅深入探讨了液冷冷板的流动与传热机制，还提出了优化设计的思路和方法，为电子设备散热技术的发展提供了重要的理论支持和技术指导。