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随着微电子元器件趋于向集成化、大功率方向发展,高发热量必将严重降低其使用性能和可靠性,导致元器件内部结构破坏、形变、功能失效等。面对这一现状,散热设计已成为针对电子器件结构设计的关键环节。因此,对于通过液冷冷却方式带走热量的微通道散热器设计在该领域凸显而出,其体积小、成本低、效率高等特点不仅能满足散热需要,而且运行稳定可靠。本文研究了矩形微通道散热器的结构尺寸优化与流动传热性能,具体工作包括:(1)针对矩形微通道散热器单一因素对结构参数的影响研究,得到了各因素对散热器表面结温影响的主次顺序:微槽个数?基底厚度?槽栅宽度?微槽高度?微槽宽度;以各项单一因素的影响为依据,运用正交试验法得到离散型优化结果:微槽高度为1mm,微槽宽度为0.5mm,槽栅宽度为0.8mm,微槽个数为21,基底厚度为0.5mm。(2)根据单层微通道结构及数学模型,建立微通道热阻网络模型,并以整体热阻和压降作为目标函数进行多目标优化设计,得到热阻加权系数ω1介于0.2~0.4时能同时兼顾各项指标,相应的优化结构尺寸为N=25~32,b=0.62~0.85mm,c=0.22mm,a=1.3mm,t=0.2mm;从实际材料成本的角度出发,以热阻和重量作为目标函数得到热阻加权系数ω1介于0.4~0.6时各项指标最优,相应的优化尺寸为N=20~29,b=1.12~0.75mm,c=0.2mm,a=1.3mm,t=0.2mm,提供了一种最优材料成本的选择方案。(3)对优化所得的离散组和连续组流道模型进行仿真模拟并与初始组模型进行分析对比,从各组模型的换热特性、流动性能以及综合性能进行详细的分析对比,无论是在温度分布的高与低或分布均匀性,还是流体流动稳定性,或是单位热阻和所需驱动泵功率上,离散组和连续组流道模型的散热效果均优于初始组流道模型;针对不同环境分别研究了改变底部加热热流密度和流体进口温度的影响;引入JF因子作为对综合换热性能的评判标准,并根据仿真数据拟合出了计算平均努塞尔数Nu的经验公式。(4)通过实验平台的搭建对3种流道模型进行实物加工及实验测试,并对其数据进行整理分析,得到离散组和连续组两种优化后的散热器散热效果更好;连续组实验试件温度分布均匀性更好,可以更好地控制热源温度分布平稳性。