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、郑少飞副教授作为通讯作者，在传热领域的国际知名期刊International Journal of Thermal Sciences上发表关于双层多孔肋微通道热沉的研究论文《Heat transfer and flow characteristics in symmetric and parallel wavy microchannel heat sinks with porous ribs》。

图1. 双层对称波多孔热沉与非对称波多孔、直实心、直多孔热沉压降与热阻的比较

图2. 不同泵功下四种设计因流动与非等温换热引起的熵产率

【论文概要】

本文基于协同设计思想，提出了通道平行的双层对称波状通道多孔肋微通道热沉，以期同时达到降低压降、强化换热和改善冷却均匀性的目的。本文采用三维流固耦合模型，对两种波状通道热沉的流动和传热特性进行了数值研究，并与实心肋直通道和多孔肋直通道设计进行了比较。结果表明，对于波状微通道热沉，多孔肋设计能显著提高换热性能、减小压降，对称结构应用多孔肋产生了更高的压降降低，而非对称结构应用多孔肋后提供了更高的热性能增幅。同时，多孔肋设计使得两种波通道热沉具有几乎相同的压降，但非对称设计有更高的换热性能。冷却流体渗入多孔肋导致的流道流量降低和流道壁面的滑移效应是导致流道压降降低的原因，同时冷却剂的渗透效应极大地抑制了波状肋片引起的二次流（传统散热器中冷却剂混合增强的原因）。因此，在泵功不变的情况下，入口流速的增加有助于改善热工性能，即降低热阻和增加努塞尔数。由于喷射式冲击流动，冷却剂渗透性更强，与对称结构这一新设计中相比，平行结构的换热性能略低。最后，对固定泵功下的热沉优化设计进行了进一步的参数研究。

论文得到了国家自然科学基金（52006064）资助。

撰稿人：王硕林