Modélisation d'écoulement et thermique du métal liquide dans des dissipateurs thermiques à microcanaux expansés

Aug 08, 2023

16 juin 2023

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par Frontiers Journals

Le métal liquide, avec sa conductivité thermique supérieure, a été utilisé comme nouveau liquide de refroidissement dans les dissipateurs thermiques à microcanaux (MCHS). Cependant, les MCHS à base de métal liquide souffrent de la faible capacité thermique du liquide de refroidissement, ce qui entraîne une élévation excessive de la température du liquide de refroidissement et du dissipateur thermique lorsqu'il s'agit d'une dissipation thermique de forte puissance.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Weil Rao de l'Institut technique de physique et de chimie CAS a découvert que la convection à l'extrémité des ailettes n'est pas significative pour l'amélioration du transfert de chaleur. En coupant les extrémités des ailettes et en réservant ainsi un espace élargi pour augmenter le débit de liquide de refroidissement dans une taille fixe, le transfert de chaleur sera beaucoup plus efficace.

Ce dissipateur thermique à microcanaux élargi (E-MCHS) permet à davantage de fluide de refroidissement de circuler sans modifier la taille du dissipateur thermique, ce qui augmente la difficulté du traitement et détruit la stabilité du dissipateur thermique. Cette étude, intitulée « Modélisation des flux et de la chaleur du métal liquide dans un dissipateur thermique à microcanaux expansé », a été publiée dans Frontiers in Energy.

Dans cette étude, l'écoulement et les performances thermiques du métal liquide dans l'E-MCHS ont été étudiés à l'aide de la simulation numérique et du modèle de résistance thermique 1D. Par rapport aux MCHS, les E-MCHS offrent un espace élargi pour le liquide de refroidissement en tronquant les ailettes ou en soulevant la plaque de recouvrement, et l'espace élargi au sommet des ailettes pourrait distribuer la chaleur à l'intérieur des microcanaux, réduisant ainsi l'augmentation de la température du liquide de refroidissement et du dissipateur thermique.

La conduction thermique du métal liquide dans la direction Z et la convection thermique entre la surface supérieure des ailettes et le métal liquide peuvent conduire à une réduction maximale de 36 % de la résistance thermique totale. Le processus ci-dessus s'est avéré efficace pour les microcanaux présentant un faible rapport d'aspect, une faible vitesse moyenne ou une grande longueur de dissipateur thermique.

Plus d'information: Mingkuan Zhang et al, Modélisation du flux et de la chaleur du métal liquide dans un dissipateur thermique à microcanaux expansé, Frontiers in Energy (2023). DOI : 10.1007/s11708-023-0877-5