随着电子计算机和大规模集成电路的快速发展,电子芯片的集成度不断提高,在体积不断缩小,功能不断提高的同时,芯片功耗大和散热困难的问题也凸现出来。传统散热方式在面对目前一些热流密度较高的电子设备时,往往已经无能为力了,因此散热问题已经成为了限制电子芯片技术发展的一个主要瓶颈。以往提高电子冷却系统能力的主要方式主要有提高介质流速,优化换热表面结构等。但随着流速的增加,其阻力增大,而稳定性和能效则大大降低;而优化换热表面的方式同样会增加介质流动的阻力,提高换热系数的能力有限。而采用微型蒸汽压缩式制冷系统将冷却介质的温度降到环境温度以下,可以在相同的换热系数下带走更多的热量,因此逐渐成为目前各国研究电子系统冷却的焦点;而射流冲击作为换热系数最高的对流换热方式,在流速比平行流低得多的情况下,可以获得更高的换热量,而且由于目前电子系统中高热流芯片以点状阵列形式出现,其在驻点处换热系数最高的特点特别适用于这种散热问题。本文根据这些特点,提出了蒸汽压缩式制冷冷源与射流冲击冷板相互结合的电子系统冷却方案。本课题采用蒸汽压缩式制冷系统作为系统的冷源,主要研究了本实验室研制的微型单螺杆压缩机用于电子系统冷却方面的性能及潜力。以这种微型单螺杆压缩机为核心部件,搭建了一套试验及测试平台,并通过这一实验平台,全面测试了目前世界上最小的微型单螺杆制冷压缩机。通过实验初步了解了这种压缩机的各项性能及指标,包括制冷量、电机功率、制冷系数(COP)等,并摸清了微型单螺杆压缩机在系统运行中的一些规律和特点。在试验进行的初期,排气温度上升过快,压缩机机体温度过高,超过安全温度的问题一直困扰着实验的正常进行,我们通过尝试2种不同的喷液冷却方式,最终利用直接将一部分冷凝器后液体引入压缩机回气管道的方式解决了这一问题,使试验得以顺利进行。研究了冷凝温度、电机频率、充注量等对系统的影响。为压缩机的深化设计和加工提出了一些有价值的试验结果,为进一步提高这种特殊的压缩机的稳定性,能效比等提出了一些很有价值的数据和资料。本文中基于浸没射流冲击的高性能液冷冷板是根据实际工程要求设计的。在冷板两侧对称分布着共80个热流密度高达3×106W/㎡,尺寸为3×3㎜的芯片,要求冷板的厚度小于9mm,且在阻力,流量,结构强度等各方面均有很苛刻的要求。本文运用射流冲击换热的基本原理对冷板结构进行了设计,并且从传热学,流体力学,结构等方面进行了论证和优化,并利用商用软件Fluent对其散热性能进行了模拟。