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受限浸没射流阵列冲击针肋热沉的传热与流动特性研究
摘要：
本文针对新型的受限浸没射流阵列冲击针肋热沉，研究其传热与流动特性，分析其优越的传热性能和流体力学特性。通过计算流体力学仿真和数值模拟，得到了该热沉的温度分布和流场特性，并对其传热和流动性能进行了对比分析。结果表明，该热沉具有较高的传热效率和流量控制能力，适用于大规模的导热器冷却和热管理。
关键词：受限浸没射流阵列；冲击针肋热沉；传热；流动特性
Abstract:
Thispaperisaimedatthenew-typeofrestrictedimmersedjetarrayimpactpinfinheatsink,andresearchitsheattransferandflowcharacteristics,analyzesuperiorheattransferperformanceandfluiddynamiccharacteristics.Bycomputationalfluiddynamicssimulationandnumericalsimulation,thetemperaturedistributionandflowfieldcharacteristicsoftheheatsinkwereobtained,andtheheattransferandflowperformancewerecomparedandanalyzed.Theresultsshowthattheheatsinkhashighheattransferefficiencyandflowcontrolability,issuitableforlarge-scaleheatsinkcoolingandthermalmanagement.
Keywords:RestrictedImmersedJetArray;ImpactPinFinHeatSink;HeatTransfer;FlowCharacteristics.
正文：
1、引言
随着电子设备的不断发展和进步，对其散热的要求也越来越高，传统的散热方式已经无法满足需求。因此，人们开始研究新型的散热技术，其中冲击针肋热沉作为一种重要的散热结构之一，其优越的传热性能和流体力学特性备受关注。
2、热沉的工作原理
冲击针肋热沉是一种特殊的结构，其工作原理是利用流体通过内部导流构件，形成一个受限浸没射流阵列，进而对热源进行快速、有效的冷却。冲击针肋热沉的结构如图1所示。
图1冲击针肋热沉结构
通过图1可以看出，该热沉分为两部分，上面为导流板，下面为冲击针肋。在冷却过程中，流体通过导流板和冲击针肋之间的空隙，并在窄缝部分形成受限浸没射流阵列，进而实现对热源的快速散热。
3、数值模拟与仿真分析
为了更好地了解该热沉的传热和流动特性，我们进行了数值模拟和计算流体力学仿真。通过建立物理模型和求解控制方程，得到该热沉的温度分布和流场特性。具体流程如下：
(1)确定计算区域和边界条件，绘制物理模型和网格剖分。
(2)建立数学模型和控制方程。本文主要采用Navier-Stokes方程组和纳入湍流模型的能量守恒方程。
(3)通过求解数值模型，得到该热沉的温度分布和流场特性。计算结果如图2所示。
图2热沉的温度分布和流场特性
通过图2可以看出，该热沉具有良好的热传导和流动性能，不仅可以对热源进行快速、有效的散热，而且具有较好的流量控制能力。
4、分析与总结
通过上述数值模拟和仿真分析，我们得到了该热沉的传热和流动特性，并与传统的热沉进行对比分析。结果表明，该热沉具有以下优点：
(1)具有较高的传热效率，能够快速、有效地散热。
(2)具有良好的流量控制能力，大大提高了热管理的效率。
(3)结构紧凑、体积小，适用于大规模的导热器冷却和热管理。
综上所述，基于受限浸没射流阵列的冲击针肋热沉具有较好的传热和流动特性，适用于电子器件的散热和热管理。