(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210817597.3 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 电子科技大 学 地址 611731 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 (72)发明人 郝晓红　孙帅政　姜山　王洋涛　 任广　刘艳　 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种面向非均匀热源的双层微通道散热结 构 (57)摘要 本发明公开了一种面向非均匀热源的双层 微通道散热结构， 属于电子设备散热技术领域。 包括射流层和叶脉型微通道层； 叶脉型微通道层 设于射流层的底部； 叶脉型微通道层为板状， 其 顶面设若干条微通道， 且微通道中设有扰流柱； 射流层为空心腔体结构， 其底部设有非均匀布置 的射流孔， 且为类螺旋旋流喷嘴， 与叶脉型微通 道相互对应； 工作时， 冷却液分别从射流层入口 和微通道层入口流入， 经过分流等进入叶脉型微 通道流道， 最后从微通道层出口流出。 本发明射 流孔阵列及扰流柱可根据热源分布及其热流密 度布置， 可提高散热器传热效率， 并提升温度均 匀性， 克服现有双层微通道散热结构温度不均匀 的缺陷。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115379718 A 2022.11.22 CN 115379718 A 1.这种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于包括射流层(1)和叶脉型 微通道层(2)； 射流层(1)为空心的腔体结构， 其顶部中心设有冷却液入口(4)， 底部设有非 均匀布置的射流孔(5)， 与叶脉型微通道层(2)贯通， 形成射流孔阵列， 射流层(2)的空心腔 体为分流室(7)； 叶脉 型微通道层(2)固定设于射 流层(1)的底部； 其特 征在于： 所述叶脉型微通道层(2)为板状， 内设若干条微通道流道(6)， 且流道中布置有扰流柱 (8)； 射流层(1)底部的射 流孔(5)对应着叶脉 型微通道层(2)的流道(6)。 2.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述射流层(1)与叶脉型微通道层(2)通过射流孔(5)相贯通； 散热结构的射流层(1)和叶脉型 微通道层(2)共用一个流体出口。 3.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 该 散热结构工作时， 冷却液分别从叶脉型微通道层入口(3)和射流层入口(4)流入， 其中从叶 脉型微通道层入口(3)流入的冷却液经流道(6)后直接从该层出口(9)流出； 从射流层入口 (4)流入的冷却液经过分流室(7)分流， 进入射流孔阵列形成喷射状流体进去叶脉型微通道 层(2)的若干微 通道流道(6)中， 最后从微 通道层出口(9)流出。 4.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述射流层(1)底部的射流孔(5)为一种垂直轴向射流与旋流的复杂叠加行旋流冲击射流新 型喷嘴， 即类螺纹孔结构的喷 嘴， 且具有一定的螺 旋角度。 5.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述射流孔(5)的结构不限于类螺纹孔结构， 也包括内部插入导叶轮、 扭转带等旋流冲击射流 结构。 6.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述射流层(1)中的射流孔(5)的外径大小及位置与热源的分布特征相关， 其位置应与热源的 分布位置相对应。 7.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述叶脉型微通道层(2)中的微通道流道数、 倾斜角度及扰流柱的数目和位置与热源热流密 度大小相关； 可基于热源热流密度的大小及分布， 通过优化 算法， 设计流道及扰流柱结构。 8.根据权利要求1所述的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 其特征在于， 所 述射流层(1)和叶脉 型微通道层(2)的材 料均为铜。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115379718 A 2一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构 技术领域 [0001]本发明涉及电子设备散热技术领域， 具体而言， 尤其涉及一种面向非均匀热源的 双层微通道散热 结构。 背景技术 [0002]微通道散热理念由Tukerman和Pease于1981年提出， 它具有结构简单、 紧凑、 单位 体积散热能力高等优点。 但也存在压降大、 泵功耗过高、 沿通道温度分布不均匀等缺点。 于 是， Vafai和Zhu提出双层微通道的理念， 以降低压降， 提高换热效率， 同时改善温度均匀性。 目前， 科研人员设计的的双层微通道多为上下层通道结构 完全相同的串、 并联通道。 这种通 道结构对于热流密度不均匀的电子设备， 不仅不能提高温度均匀 性， 而且有可能 降低温度 均匀性， 甚至加速器件性能恶化。 影响温度分布均匀性的主要因素是流动均匀性， 通过通道 设计实现散热结构 内流动的重新组织， 可以改善局部通道内的流体流动， 提高散热结构温 度分布均匀性， 同时提高热效率。 [0003]微小通道 冷却技术是通过增加固体和冷却工质的接触面积， 使得微小通道具备高 效散热性能； 射流冷却 技术是以高速射流流体法向冲击传热表面， 在驻点附近形成很薄的 速度和温度边界层， 以及高速射流产生的高湍流强度以获得较大 的换热效率， 对高热流密 度热源的局部高温热点具有显著的冷却效果。 微小通道射流冷却技术则融合了冲击射流冷 却和微小通道冷却两种高性能的散热技术， 一方面借助高速射流在驻点区域附近形成的较 大局部传热效率， 另一方面借助微小通道阵列射流， 使得被冷却表面 温度比较均匀， 避免了 应用单纯微小通道热沉沿所出现的沿流体流动方向温度分布不均及由此造成的热应力问 题。 [0004]此外， 旋流冲击射流冷却是实现传热系数高且局部换热均匀的一种有效冷却方 式， 旋流具有的切向加速度加速了射流的扩散及其对周围流体的夹带。 另外， 旋流的加入还 进一步增强了射 流湍流强度， 从而提升 了换热均匀性。 [0005]为此， 本专利提出了一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 结合旋流冲击 射流及微通道的优点， 以改善非均匀热源的散热 结构温度均匀性。 发明内容 [0006]为改善非均匀热源的散热结构的温度均匀性， 本发明提出一种结合旋流冲击射流 与微通道的面向非均匀热源的双 层微通道散热 结构。 [0007]本发明提供的一种面向非均匀热源的双层微通道散热结构， 包括射流层1和叶脉 型微通道层2， 射流层为空心腔 体结构， 其顶部中心 开设有冷却液入口4， 底部开设有非均匀 布置的射流孔5， 与叶脉型微通道层2 贯通， 形成射流孔阵列； 叶脉型微通道层2设于射流层1 的底部。 [0008]本发明提供的一种面向非均匀热源的双层 微通道散热结构， 所述叶脉型微通道层 2为板状， 内设若干条微通道流道6， 且流道中布置有扰流柱8； 射流层1底部的射流孔5对应说　明　书 1/3 页 3 CN 115379718 A 3