基于完全和不完全填充肋片微通道的多核芯片热管理

摘要

微通道由于其小尺寸和高传热效率，在集成电路热管理领域受到广泛关注。为提升多核芯片中微通道热管理能力并进一步减少流动压降造成的损失，通过数值模拟对雷诺数为200～800的4种不同结构的微通道进行比较，以分析填充形式和肋片排列方式的协同作用对流动和传热特性的影响，包括完全填充顺排肋片微通道(MCFAR)、不完全填充顺排肋片微通道(MIFAR)、完全填充错排肋片微通道(MCFSR)和不完全填充错排肋片微通道(MIFSR);基于热力学第二定律利用熵产率指标评估流动和传热的不可逆性，采用性能评价准则(PEC)评估流动传热综合性能。结果表明：不完全填充肋片微通道中的流场与完全填充肋片微通道中相异，且肋片不完全填充时能够进一步破坏下游边界层，以较低的压降增加为代价强化传热；传热熵产率占总熵产率的大部分，强化传热是降低流动传热不可逆性的关键；当雷诺数为400时MIFAR结构显示出最佳的综合性能(PEC为1.76)。

关键词

微通道 / 肋片 / 传热 / 压降 / 数值模拟

基金资助

国家自然科学基金项目(52206127); 中央高校基本科研业务费专项(21CX06052A)