我所在的团队解决了大功率电子芯片热管理的难题。随着电子信息技术的飞速发展,电子芯片的功率密度不断提升,使得单位体积发热量也随之增大。尽管热管理技术也在不断进步,但仍然存在很大的挑战,因为现有的冷却剂和方法已经无法满足其冷却要求,因此我们急需开发新的高效冷却技术。
为了解决这个问题,我所在研究中心项目团队提出了使用潜热型功能热流体-相变微胶囊悬浮液作为新型冷却介质,以此来提高其传导性能,解决大功率密度电子芯片的热管理问题。国内外学者对潜热型功能热流体单相强化传导性能进行了相关研究,但关于其沸腾传导特性的研究非常少。在数值模拟方面,大多数只使用均质模型获得等效物性参数来研究单相强化传导特性,而对于相变微胶囊悬浮液强化沸腾传导特性的数值模拟还未有深入探究。
因此,我们建立了CFD-VOF-DPM气液固耦合复合相变数值仿真模型,并通过等效比热法简化了相变微胶囊内部的相变过程,分析了不同微胶囊核心熔点下悬浮液强化沸腾传导特性,并且获得了对应的流场、温度场和微胶囊颗粒运动机制。结果表明,当核心熔点高于基液沸点时,具有更高的沸腾传导能力;而当基液正在沸腾时,核心熔化温度介于壁面与主流温度之间,在近壁区内循环运动,这种吸放散能过程有效地提高了近壁区域对流换热。
我们还搭建了一套实验设备以可视化地观察到这种特殊类型材料如何影响泡沫形成和扩散,以及这些泡泡如何增强周围环境中的加温效果。此外,我们发现这类材料可以显著提高用于电路板上的泵系统工作效率,同时减少能源消耗,从而使整个系统更加节能环保。
基于我们的理论计算和实验测试,我们揭示出这种特殊类型材料(即潜熱機能熱傳體)的复合相變強化過程對於改善電子器件上空氣涡旋發生的影響,這種現象是電路板上電力損失的一個重要因素。此外,我們還發現這種材料可以用於設計更加緊湊、高效能且低成本的大規模数据中心,並為未來研發更先進、可持續發展的手段奠定基礎。
我們對這些結果感到非常興奮,因為它不僅有助於解決目前電子器件中遇到的熱問題,也為未來技術開創了一條道路。我們期待將這些發現應用於實際產品中,以便提供更好的服務給顧客並推動技術進步。