公开(公告)号：CN115172306B

公开(公告)日：2024-10-11

申请号：CN202210829331.0

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  赵伟 ,  张超 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: H01L23/473 ,  H01L23/433 ,  B05B1/08 ,  B05B17/04

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片散热技术领域的一种基于主动气泡调控射流冷却装置及换热强化方法。其冷却装置包括下层射流热沉板和上层盖板；上层盖板设置射流孔和冷却工质出口；盖板内侧环绕射流孔周围布置由针尖电阻阵列和薄膜导线组成的主动气泡阵列电路。针尖电阻阵列在时序脉冲电压的激励下产生主动汽泡，主动气泡受脉冲电压的控制，按相位次序交替膨胀与收缩产生高频脉冲压力效应，使射流水柱绕射流孔循环摆动，一方面扩大射流冲击区域强化主流对流换热效果，另一方面对冷却工质热边界层产生压缩效应及对流扰动，减小近壁区传热热阻强化近壁区域传热。本发明提出的基于主动气泡调控射流冷却装置及方法在高性能芯片散热领域具有广阔的应用前景。

公开(公告)号：CN115241143B

公开(公告)日：2024-10-22

申请号：CN202210829438.5

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  张超 ,  赵伟 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: H01L23/44 ,  H01L23/367

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片冷却技术领域的一种基于双向梯级微结构相变冷却器及相变换热强化方法。冷却器包括下层微通道板和上层盖板；下层微通道板上设置交替布置的辐射状微通道和双向梯级微柱群；上层盖板设置工质入口和出口。芯片产生的热量经下层微通道板传递给冷却工质，工质吸收热量并在微柱区域发生核态沸腾，核化汽泡在梯级微柱间隙导致的界面张力差驱使下进入微通道，微通道内的液相在毛细效应下被吸入微柱区域，使下层微通道板上形成气液分离流动；微柱区域排出的汽泡增大微通道的截面含气率，促进微通道流型向高效对流蒸发传热的环状流转变。微柱区域核态沸腾及微通道内对流蒸发效应的共同作用实现冷却器的高效换热，应用前景广阔。

公开(公告)号：CN115185357A

公开(公告)日：2022-10-14

申请号：CN202210829462.9

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  张超 ,  赵伟 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: G06F1/20

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片散热技术领域的一种受限空间内主被动耦合散热系统及方法。该系统由布置于机箱内的耦合冷板、大气热沉、储液罐、循环泵、箱内热沉、主动循环管路和被动循环管路构成。芯片产生的热量传递给交替布置于耦合冷板上的被动循环回路蒸发端微通道和主动循环回路微通道内的冷却工质，发生吸热相变；被动循环回路内形成的两相自然循环使热量经箱内热沉释放，循环泵导致的主动循环使主动循环回路内潜热及机箱内的热量通过大气热沉释放到机箱外。本发明散热系统，既单一克服被动回路换热能力不足及热阱向机箱内部放热导致机箱内升温的问题，又避免单一主动回路失效导致芯片超温烧毁，兼顾高效、低噪与高可靠性的多重散热需求。

公开(公告)号：CN115172306A

公开(公告)日：2022-10-11

申请号：CN202210829331.0

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  赵伟 ,  张超 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: H01L23/473 ,  H01L23/433 ,  B05B1/08 ,  B05B17/04

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片散热技术领域的一种基于主动气泡调控射流冷却装置及换热强化方法。其冷却装置包括下层射流热沉板和上层盖板；上层盖板设置射流孔和冷却工质出口；盖板内侧环绕射流孔周围布置由针尖电阻阵列和薄膜导线组成的主动气泡阵列电路。针尖电阻阵列在时序脉冲电压的激励下产生主动汽泡，主动气泡受脉冲电压的控制，按相位次序交替膨胀与收缩产生高频脉冲压力效应，使射流水柱绕射流孔循环摆动，一方面扩大射流冲击区域强化主流对流换热效果，另一方面对冷却工质热边界层产生压缩效应及对流扰动，减小近壁区传热热阻强化近壁区域传热。本发明提出的基于主动气泡调控射流冷却装置及方法在高性能芯片散热领域具有广阔的应用前景。

公开(公告)号：CN115235276B

公开(公告)日：2024-07-12

申请号：CN202210829332.5

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  张超 ,  赵伟 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: F28D15/04 ,  H01L23/427

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片冷却技术领域的一种基于微汽泡阵列与梯级栅格壁协同的相变冷却装置及方法。该装置包括下层微通道板和上层盖板；下层微通道板上设置梯级栅格壁和渐扩微通道；上层盖板设置入口、出口和可控微汽泡发生器阵列。可控微汽泡发生器阵列在时序脉冲电源激励下产生频率及位置可控的微汽泡阵列，芯片热量经微通道板传递给液相工质，在过冷沸腾下，微汽泡阵列周期性生长与溃灭导致压力脉动提高梯级栅格壁区自核化汽泡的脱离频率；在饱和沸腾下，微汽泡阵列为渐扩微通道提供大量潜热交换界面并调控局部截面空隙率，梯级栅格壁与渐扩微通道实现气液分布及流型调控；微汽泡阵列与梯级栅格壁的主被动协同作用实现对芯片的高效冷却。

公开(公告)号：CN115241143A

公开(公告)日：2022-10-25

申请号：CN202210829438.5

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  张超 ,  赵伟 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: H01L23/44 ,  H01L23/367

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片冷却技术领域的一种基于双向梯级微结构相变冷却器及相变换热强化方法。冷却器包括下层微通道板和上层盖板；下层微通道板上设置交替布置的辐射状微通道和双向梯级微柱群；上层盖板设置工质入口和出口。芯片产生的热量经下层微通道板传递给冷却工质，工质吸收热量并在微柱区域发生核态沸腾，核化汽泡在梯级微柱间隙导致的界面张力差驱使下进入微通道，微通道内的液相在毛细效应下被吸入微柱区域，使下层微通道板上形成气液分离流动；微柱区域排出的汽泡增大微通道的截面含气率，促进微通道流型向高效对流蒸发传热的环状流转变。微柱区域核态沸腾及微通道内对流蒸发效应的共同作用实现冷却器的高效换热，应用前景广阔。

公开(公告)号：CN115235276A

公开(公告)日：2022-10-25

申请号：CN202210829332.5

申请日：2022-07-15

Applicant: 北京石油化工学院 ,  北京安兴高科新能源发展有限公司

Inventor： 张伟 ,  曲玖哲 ,  张超 ,  赵伟 ,  宇波 ,  孙东亮 ,  万江红 ,  马继楠

IPC: F28D15/04 ,  H01L23/427

Abstract: 本发明公开了属于高性能芯片冷却技术领域的一种基于微汽泡阵列与梯级栅格壁协同的相变冷却装置及方法。该装置包括下层微通道板和上层盖板；下层微通道板上设置梯级栅格壁和渐扩微通道；上层盖板设置入口、出口和可控微汽泡发生器阵列。可控微汽泡发生器阵列在时序脉冲电源激励下产生频率及位置可控的微汽泡阵列，芯片热量经微通道板传递给液相工质，在过冷沸腾下，微汽泡阵列周期性生长与溃灭导致压力脉动提高梯级栅格壁区自核化汽泡的脱离频率；在饱和沸腾下，微汽泡阵列为渐扩微通道提供大量潜热交换界面并调控局部截面空隙率，梯级栅格壁与渐扩微通道实现气液分布及流型调控；微汽泡阵列与梯级栅格壁的主被动协同作用实现对芯片的高效冷却。