趙 靖，孫鴻斌，王興彬

（山東漢特工業(yè)設(shè)備制造有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 印刷電路板換熱器發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化科學(xué)信息技術(shù)逐漸完善，印刷電路板換熱器是一種新型緊湊式熱交換器，并以其自身的優(yōu)勢(shì)得到社會(huì)廣泛的認(rèn)可。印刷電路板換熱器具有耐高溫、耐高壓的優(yōu)點(diǎn)，將在今后的光電發(fā)熱等相關(guān)的領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。印刷電路板換熱器發(fā)明時(shí)間較早，在最初的研究階段，相關(guān)的研究技術(shù)人員注重對(duì)印刷電路板的板片研究工作，逐步優(yōu)化印刷電路板板片的加工工藝，并對(duì)流體傳熱性能進(jìn)行詳細(xì)的分析，最終得出了印刷電路板換熱器半圓形界面通道。隨著科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者紛紛通過(guò)三維數(shù)值模擬的方式對(duì)印刷電路板換熱器進(jìn)行研究，并從不同的角度進(jìn)行分析，對(duì)印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性情況進(jìn)行研究。為了保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)雷諾數(shù)的傳熱性能進(jìn)行闡述，實(shí)時(shí)觀(guān)察流體核心區(qū)域的分布情況，傳熱效果隨著邊界層逐漸分離而提升。由于印刷電路板換熱器的半圓形截面通常采用Zigzag通道模型，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者注重對(duì)Zigzag通道運(yùn)行情況進(jìn)行分析，并得出相應(yīng)的傳熱與阻力系數(shù)，在對(duì)印刷電路板傳熱器進(jìn)行研究時(shí)，將雷諾數(shù)、努賽爾數(shù)、摩擦因子等參數(shù)信息進(jìn)行整合，將質(zhì)量流量保持在均衡的水平，對(duì)努賽爾數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，此時(shí)觀(guān)察阻力將以及摩擦因子的變化，可以得出阻力將及摩擦因子與努賽爾數(shù)之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，阻力將及摩擦因子隨著努賽爾數(shù)的增加而減小。當(dāng)前正加大力度對(duì)印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性進(jìn)行研究，對(duì)相關(guān)的影響因素進(jìn)行充分的考慮，為日后印刷電路板換熱器在社會(huì)中廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，有利于后續(xù)研究工作的順利進(jìn)行。

2 印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性物理模型與邊界條件

此次印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性物理模型主要選用不同肋結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行研究。當(dāng)選用平直肋片印刷電路板傳熱器時(shí)，將平直肋片印刷電路板傳熱器的入口寬度控制在6.5mm，平直肋片印刷電路板傳熱器的直徑控制在2mm，長(zhǎng)度控制在143.2mm。當(dāng)選用非連續(xù)性肋片印刷電路板時(shí)，將非連續(xù)性肋片印刷電路板的入口寬度控制在6.3mm，高度控制在0.88mm，長(zhǎng)度控制在143.2mm，排數(shù)控制在20mm。將不同類(lèi)型肋片結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器的物理模型進(jìn)行構(gòu)建，相關(guān)的研究設(shè)計(jì)人員要對(duì)印刷電路板換熱器的散熱表面的熱流密度進(jìn)行研究，保證材質(zhì)符合物理模型構(gòu)建的實(shí)際情況，將換熱工質(zhì)以及入口溫度科學(xué)的調(diào)整好，并將工作壓力調(diào)整到最佳區(qū)間。同時(shí)，印刷電路板換熱器的肋片結(jié)構(gòu)具有多樣性，此次的研究將選用平直肋片印刷電路板傳熱器與非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器進(jìn)行研究，通過(guò)構(gòu)建物理模型可以發(fā)現(xiàn)，平直肋片印刷電路板傳熱器通道內(nèi)部具有獨(dú)立性的特點(diǎn)，流動(dòng)擾動(dòng)較弱，而非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器當(dāng)各個(gè)通道在流動(dòng)時(shí)，內(nèi)部流動(dòng)存在不規(guī)則性。在實(shí)際的印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性物理模型與邊界條件研究的過(guò)程中，相關(guān)的研究技術(shù)人員對(duì)印刷電路板換熱器的電子元件表面進(jìn)行觀(guān)察，為了保證電子元件的正常發(fā)熱，要及時(shí)與印刷電路板換熱器的下表面進(jìn)行接觸，并逐步實(shí)現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)。在印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性的邊界條件限定的環(huán)節(jié)中，通過(guò)輸入冷水的形式由印刷電路板換熱器的左側(cè)輸入并由右側(cè)流出，此時(shí)的左右兩側(cè)為對(duì)稱(chēng)邊界，電子元件的下表面以及上表面分別為恒熱流邊界、絕熱邊界，并逐步對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)算[1]。

3 印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)性與方法有效性驗(yàn)證

在進(jìn)行印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)性與方法有效性驗(yàn)證過(guò)程中，要對(duì)當(dāng)量直徑定義進(jìn)行詳細(xì)的了解，將最小流通截面積與最小流通截面周長(zhǎng)的單位設(shè)定為mm，為了保證驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性，將雷諾數(shù)、流體密度、流體在通道內(nèi)最小流通截面的最大流速以及流體動(dòng)力粘度充分考慮在內(nèi)，并將無(wú)量綱數(shù)、平均對(duì)流傳熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行研究。同時(shí)，在進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算的過(guò)程中，要求相關(guān)的研究技術(shù)人員選擇最佳的湍流模型，并實(shí)時(shí)對(duì)壁面的周?chē)吔鐚拥牧鲃?dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，注重邊界層網(wǎng)格的設(shè)計(jì)過(guò)程，在邊界層網(wǎng)格的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，對(duì)相關(guān)技術(shù)研究人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能水平要求較高，在前期的準(zhǔn)備階段，要注重加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能培訓(xùn)工作，依托現(xiàn)代化科學(xué)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)充分的結(jié)合在一起，保證驗(yàn)證結(jié)果的真實(shí)性。此次研究的是不同肋片的印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)性與方法有效性驗(yàn)證，在進(jìn)行無(wú)關(guān)性驗(yàn)證的環(huán)節(jié)中，注重網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的選擇，以186網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為參照點(diǎn)，實(shí)時(shí)觀(guān)察網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)大于186以及小于186時(shí)驗(yàn)證結(jié)果變化的實(shí)際情況。為了保證選取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，對(duì)流體工質(zhì)以及不同肋片的印刷電路板換熱器的肋片結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行參照，當(dāng)流體出口的平均溫度和單位長(zhǎng)度阻力的計(jì)算結(jié)果的誤差較小時(shí)，此時(shí)的印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)性與方法有效性驗(yàn)證結(jié)果較為精確[2]。

4 印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性研究結(jié)果與討論

此次印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性研究選用的是平直肋片印刷電路板傳熱器以及非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器，并對(duì)雷諾數(shù)及相關(guān)的參數(shù)信息進(jìn)行分析，對(duì)不同參數(shù)下的印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性進(jìn)行觀(guān)察。當(dāng)雷諾數(shù)保持一致時(shí)，觀(guān)察不同肋片結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器的壁面表面溫度，對(duì)流體帶走的熱量情況進(jìn)行研究，在研究中發(fā)現(xiàn)，平直肋片印刷電路板傳熱器的結(jié)構(gòu)壓力損失較小，一定程度上與非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器的內(nèi)部通道流體的不穩(wěn)定有關(guān)。當(dāng)圓形肋片印刷電路板傳熱器的結(jié)構(gòu)壓力損失較大時(shí)，會(huì)對(duì)邊界層產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致壁面的熱阻力下降。同時(shí)，熱傳性能的強(qiáng)度隨著避免熱阻力的減小而增強(qiáng)。經(jīng)過(guò)研究結(jié)果可以看出，非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器的傳熱性能較好，在實(shí)際的研究環(huán)節(jié)中，相關(guān)的研究技術(shù)人員根據(jù)非連續(xù)性肋片印刷電路板傳熱器的傳熱性能的實(shí)際情況對(duì)其非連續(xù)性肋片進(jìn)行逐步的優(yōu)化，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的印刷電路板傳熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。在印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性研究結(jié)果中顯示，不同肋片的印刷電路板換熱器的傳熱性能與雷諾數(shù)以及努賽爾數(shù)有關(guān)，在此研究中發(fā)現(xiàn)，平直肋結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器的傳熱性能較差，并隨著雷諾數(shù)的降低逐漸縮小不同肋結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器的傳熱性能差距，當(dāng)雷諾數(shù)增加時(shí)不同肋結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器的傳熱性能差距間逐漸擴(kuò)大。在對(duì)印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性進(jìn)行研究時(shí)，要求相關(guān)的技術(shù)研究人員要綜合考慮多種因素，對(duì)不同肋片結(jié)構(gòu)的印刷電路板換熱器進(jìn)行研究，逐步提升電子元件的散熱性能[3]。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前，高熱流密度電子器件已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，并成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。注重印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性研究工作，加強(qiáng)印刷電路板換熱器傳熱與阻力特性研究的模型構(gòu)建過(guò)程，科學(xué)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性及模型有效性進(jìn)行驗(yàn)證，逐步優(yōu)化模型的構(gòu)建流程，加強(qiáng)不同通道角度對(duì)流體傳熱與流動(dòng)特性的影響規(guī)律研究，建立健全監(jiān)督運(yùn)行保障機(jī)制，保證電子系統(tǒng)安全運(yùn)行。