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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第二十九研究所

摘要：本发明公开了一种渐变式流道均温液冷结构及其设计方法，渐变式流道均温液冷结构包括散热冷板，散热冷板内设置有分流流道、汇流流道和若干相互平行的散热支路，散热支路的入口端和出口端分别连通分流流道和汇流流道；散热支路的入口端至出口端依次设置有内含微通道的第一流道、第二流道和第三流道，第一流道、第二流道和第三流道的微通道宽度依次减小；其中，散热支路的正上方沿长度方向放置若干热源。本发明中，渐变式流道均温液冷结构结构简单，不易受空间条件限制，可一体化集成于高密度电子设备中；渐变式流道均温液冷结构的设计方法可通过理论公式快速计算出各段微通道的宽度，能够方便根据实际需要精准控制各发热器件的温差。

主权项：1.一种渐变式流道均温液冷结构的设计方法，其特征在于，所述渐变式流道均温液冷结构包括散热冷板，所述散热冷板内设置有分流流道、汇流流道和若干相互平行的散热支路，所述散热支路的入口端和出口端分别连通所述分流流道和所述汇流流道；所述散热支路的入口端至出口端依次设置有内含微通道的第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道、所述第二流道和所述第三流道的微通道宽度依次减小；其中，所述散热支路的正上方沿长度方向放置若干热源；设计方法包括以下步骤：步骤1：根据应用条件确定冷却工质和散热冷板材料；步骤2：根据单根散热支路中所有热源的总发热量、相邻散热支路的间距和散热冷板的可制造性约束，确定单根散热支路的冷却工质入口流量、单根散热支路的冷却工质入口温度、单根散热支路的流道总宽度、单根散热支路的流道深度和散热翅片宽度；其中，为单根散热支路中的热源数量，为单个热源的发热量；步骤3：建立相邻节点温度和的迭代关系，并求出单根散热支路中各热源对应流道冷却工质的进口温度和出口温度；步骤4：建立单根散热支路中各热源的总热阻与对应微通道宽度的函数关系；在此步骤中，计算各热源对应流道中微通道的个数；步骤5：求出单根散热支路中各热源的结温与对应微通道宽度的函数关系；步骤6：在同一坐标系下绘制单根散热支路中个热源对应的图像，其中，横轴为微通道宽度，纵轴为结温；并根据热源的目标结温和各热源之间的最大温差确定的实际取值；步骤7：判断是否满足对应的落在~之间且求得的为整数这一要求；若满足要求，则完成设计；若不满足要求，则优化封装热阻和传导热阻，并执行步骤4；步骤4包括：步骤401：根据热源的封装热阻、热源与散热冷板间界面热阻以及散热冷板导热衬底的传导热阻计算流道壁面温度，其中，看作为常数；步骤402：计算热源对应流道中微通道的个数、微通道的当量直径以及微通道中冷却工质的平均流速；步骤403：根据求得的、、和，计算热源对应流道中的雷诺数和普朗特数，并查表得到流体分别在定性温度和壁温时的动力粘度和；步骤404：根据求得的、、、、，按照层流特性计算努塞尔数；步骤405：根据求得的计算对流换热系数；步骤406：根据平直流道的矩形散热翅片效率计算公式求，为矩形散热翅片效率；步骤407：根据求得的、、计算散热冷板流道表面与冷却工质的对流热阻，进而得到单根散热支路中各热源的总热阻与对应微通道宽度的函数关系；步骤4采用的计算公式为： 其中，为冷却工质吸热热容对应的热力热阻，为散热冷板导热衬底的厚度，为散热冷板的导热系数，为单个热源的面积，为单个热源对应的流道长度，为热源对应流道冷却工质进口温度时的密度，为热源对应流道冷却工质进口温度时的比热容。

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