采用热边界层中断概念强化硅基微通道传热的研究

申请者在国际上率先开展微尺度单相液体热边界层发展中的传热特性研究，在国际上首次提出采用热边界层中断概念强化微流体MEMS传热，并得到初步实验证实。本项目以高热流密度芯片冷却为应用背景，采用微电子机械系统加工工艺制备试验件，高精度红外线热成像仪测量芯片温度场，以获得局部努塞尔特数的分布，采用荧光显微镜对微通道进行实时监测，以鉴别沸腾起始点，获得微流体MEMS器件在单相液体条件下所能达到的最大热流密度。对普通并联微通道及热边界层中断并联微通道进行对比性实验。将实验数据进行无量纲化，获得普通硅基微通道热边界层发展中的传热规律、采用热边界层中断技术的并联微通道强化传热和减小阻力随无量纲参数的变化规律，获得层流向紊流转换的规律。开发微尺度热边界层发展中传热问题的数学模型，揭示其成因，为微流体MEMS器件强化传热和减小阻力提供科学依据和理论指导。