华北电力大学工程热物理研究中心王硕林同学作为第一作者、王晓东教授作为通讯作者，在传热领域的国际知名期刊International Communications in Heat and Mass Transfer上发表关于双层多孔肋微通道热沉的研究论文《 Flow  and heat transfer characteristics in double-layered microchannel heat sinks with porous fins》。

【论文概要】

作为解决微电子芯片冷却问题的有效方案，双层微通道热沉因其传热系数高、冷却剂流量低、体积小、结构紧凑等优点得到众多学者的广泛关注。为进一步提高双层微通道热沉的冷却性能，我们提出了一种新的设计方案：双层多孔肋微通道热沉。论文采用三维流固耦合模型，比较了新设计和原始设计在雷诺数 65~200 范围内的热阻和泵功。结果表明，相比原始设计，相同的雷诺数下新设计的泵功下降了 45.3%~48.5%，同时传热量仅下降 14.8~16.2%。我们证实了多孔肋设计减阻的机理是因为冷却剂在多孔壁面上的 “滑移效应”。由于新设计所采用的多孔肋具有明显的减阻效应，故可通过大幅提高冷却剂的进口流速使其换热性能提升。因此，我们进一步让两个设计保持相等泵功，计算显示，新设计相比原始设计热阻降低了约 10%。论文也讨论了新设计中通道数、通道高宽比、通道与肋条宽度比对冷却性能的影响。发现在雷诺数不变的情况下，存在最佳的通道数和最佳的高宽比使双层多孔肋微通道热沉达到最低的热阻；然而通道与肋条宽度比与热沉冷却性能存在单调关系，较大的通道肋条宽比总是能产生较低的热阻。论文得到了国家杰出青年科学基金（51525602）资助。

撰稿人：王硕林