多孔介质方腔内置芯片热流耦合的LBM数值模拟

作者：陈岳; 马明; 张莹^*; 过海龙; 万启坤

来源：过程工程学报, 2020, 20(02): 123-132.

• 格子Boltzmann方法
• 多孔介质
• 对流传热
• 电子芯片

基于格子Boltzmann方法的渗流多孔介质耦合双分布模型,对表征体元(REV)尺度下含电子芯片的多孔介质自然对流进行了数值模拟,考察了物性参数对多孔介质自然对流的影响及单电子芯片尺寸、多芯片布局等因素对电子芯片表面散热性能的影响。结果表明,对于恒温单芯片的多孔介质自然对流,在达西数Da=10–2时存在临界芯片尺寸,临界芯片尺寸下的流场扰动比芯片尺寸更小时强,但传热性能几乎不变。不同瑞利数Ra下临界芯片尺寸不同,Ra越大,临界芯片尺寸越大,Ra=103时临界芯片尺寸为方腔边长的0.203125倍,Ra=104时临界芯片尺寸为方腔边长的0.25倍,Ra=105时临界芯片尺寸为方腔边长的0.390 625倍。多孔介质渗透率降低即Da=10–4时,不存在临界芯片尺寸,且芯片表面和冷壁处的平均Nusselt数均随Ra增大而增大。对于恒温多芯片多孔介质自然对流,多孔介质渗透率较大(Da=10–2)时芯片横排布置换热效果最佳,渗透率较小(Da=10–4)时芯片布局宜采用对角分布。

• 单位
  南昌大学机电工程学院; 南昌大学高等研究院