一种带扰流柱的液冷板流道结构的制作方法
本技术涉及液冷板,具体是一种带扰流柱的液冷板流道结构。
背景技术:
1、随着电子信息技术的高速发展,电子芯片(如cpu、gpu、服务器处理器以及动力电池模组等)的功率密度持续攀升,其运行时产生的热量已成为制约设备性能、可靠性及寿命的关键因素;液冷板作为一种高效的热管理解决方案,因其换热效率远高于风冷,被广泛应用于高功率密度设备的散热系统中;现有技术中,为了强化液冷板的散热性能,普遍做法是在液冷板的流道内设置扰流结构,其中最典型的是扰流柱;这些扰流柱通过破坏流体的热边界层、增加流动湍流度以及扩展换热面积来提升换热效率。
2、然而,上述方式在实际使用时还存在以下问题:首先,大多数现有设计采用形状、尺寸及排布方式单一的扰流柱(例如全部为圆柱形),这种均质化的设计无法适配液冷板流道内不同区域(如进口区、中部主换热区、出口区)的流动与换热特性差异,在进口区,冷却液温度低但流动尚未充分发展,单一扰流柱可能无法在低流阻下有效启动换热;在中部核心换热区,单一扰流柱可能无法提供最优的涡旋生成能力以最大化换热强度;在出口区,冷却液已被加热且需要平稳流出,单一扰流柱则可能造成不必要的过高流阻和压降;因此,单一扰流柱设计难以在整个流道上实现换热效率与流动阻力的最佳平衡;其次,另一类现有技术倾向于采用复杂的三维蛇形或迷宫式流道来强化换热;这类设计虽然能在一定程度上提升性能,但其加工制造更为困难,成本高昂,且复杂的流道布局容易在拐角、死端等区域形成流动死区,导致局部热量积聚,反而降低整体散热均匀性和可靠性;此外,在冷却液的分配方面,传统的液冷板往往依赖于进出口的位置来自然形成流场,缺乏对冷却液流动方向的主动引导和控制,这容易导致冷却液优先流向流阻更小的路径(即“短路”效应),而未能充分流经最需要散热的核心热源区域,造成换热不均和散热效能的浪费。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种带扰流柱的液冷板流道结构,具有提升换热效率与均匀性的效果。
2、本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种带扰流柱的液冷板流道结构,包括基板,所述基板的设有均流板,所述基板的顶端设有上盖板,所述上盖板与均流板之间形成均流腔,所述基板的底端设有下盖板,所述下盖板与均流板之间形成换热腔,所述均流板的表面设有呈阵列分布的均流孔,使均流腔与换热腔连通,所述均流板的底面设有倾斜的导流翅片,导流翅片的倾斜方向朝向中部主换热区,所述下盖板的顶面固定设有交错设置的扰流柱一、扰流柱二和扰流柱三,扰流柱一设置为圆柱形并位于进液区,扰流柱二设置为横截面为椭圆形并位于中部主换热区,扰流柱三设置为横截面为水滴形并位于出液区。
3、本实用新型的进一步设置为:所述基板的内侧设有安装部,所述均流板安装在安装部的上方,并且均流板通过安装螺钉与安装部连接。
4、本实用新型的进一步设置为:所述上盖板通过安装螺钉二与基板的顶端连接,所述上盖板的一边角设有进液孔,所述进液孔的顶端固定设有进液管。
5、本实用新型的进一步设置为:所述上盖板的底面固定设有呈阵列分布的圆柱,所述圆柱的底部设有半球形凹槽。
6、本实用新型的进一步设置为:所述上盖板的底面靠近四周的位置嵌设有上密封条。
7、本实用新型的进一步设置为:所述下盖板通过安装螺钉三与基板的底端连接,所述下盖板的一边角与进液孔成对角分布的位置设有出液孔,所述出液孔的底端固定设有出液孔。
8、本实用新型的进一步设置为:所述下盖板的顶面靠近四周的位置嵌设有下密封条。
9、综上所述,本实用新型具有以下有益效果:
10、1.通过 “均流腔 + 导流翅片” 的组合,实现了冷却液从被动均匀分布到主动精准导向,导流翅片强制引导冷却液集中流向中部主换热区,确保了核心高热流密度区域获得充足的冷却液供应,从根本上解决了传统设计中冷却液因“流动捷径”而导致中部换热不良的技术难题,分区设置的差异化扰流柱(圆柱形扰流柱一、椭圆形扰流柱二、水滴形扰流柱三) 对不同流动阶段的换热需求进行了精准响应,椭圆形扰流柱二在主换热区产生强烈纵向涡旋,极大强化了换热强度;而入口和出口区的扰流柱则保证了全流程的有效换热,三者协同工作,共同实现了全局性的高效与均匀散热,有效降低了电子元件的最高温度和热应力;
11、2.对流动阻力进行了全局优化,圆柱形扰流柱一在入口区以较低流阻启动换热过程;水滴形扰流柱三在出口区的流线型设计能有效抑制涡旋脱落,平滑流场,显著降低了出口区域的压降,这种“入口低阻启动、中部高效换热、出口平顺降阻”的分区设计理念,使得在获得极高换热性能的同时,能够将系统整体流阻控制在一个优异的水平,实现了换热性能与泵功损耗之间的最佳平衡;
12、3.导流翅片对冷却液的定向引导作用,结合入口区扰流柱一对边界层的初步破坏,有效防止了在进液口下方等区域形成流动死区,设置于上盖板底面的带半球形凹槽的圆柱,通过在均流腔内产生混沌混合,进一步消除了温度分层,共同确保了液冷板内部不存在局部流体停滞和过热点,从而大幅提升了散热可靠性及电子元件的长期工作寿命。
1.一种带扰流柱的液冷板流道结构,包括基板(1),其特征在于,所述基板(1)的设有均流板(2),所述基板(1)的顶端设有上盖板(3),所述上盖板(3)与均流板(2)之间形成均流腔,所述基板(1)的底端设有下盖板(4),所述下盖板(4)与均流板(2)之间形成换热腔,所述均流板(2)的表面设有呈阵列分布的均流孔(202),使均流腔与换热腔连通,所述均流板(2)的底面设有倾斜的导流翅片(203),导流翅片(203)的倾斜方向朝向中部主换热区,所述下盖板(4)的顶面固定设有交错设置的扰流柱一(405)、扰流柱二(406)和扰流柱三(407),扰流柱一(405)设置为圆柱形并位于进液区,扰流柱二(406)设置为横截面为椭圆形并位于中部主换热区,扰流柱三(407)设置为横截面为水滴形并位于出液区。
2.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述基板(1)的内侧设有安装部(101),所述均流板(2)安装在安装部(101)的上方,并且均流板(2)通过安装螺钉(201)与安装部连接。
3.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述上盖板(3)通过安装螺钉二(301)与基板(1)的顶端连接,所述上盖板(3)的一边角设有进液孔(302),所述进液孔(302)的顶端固定设有进液管(303)。
4.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述上盖板(3)的底面固定设有呈阵列分布的圆柱(305),所述圆柱(305)的底部设有半球形凹槽(306)。
5.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述上盖板(3)的底面靠近四周的位置嵌设有上密封条(304)。
6.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述下盖板(4)通过安装螺钉三(401)与基板(1)的底端连接,所述下盖板(4)的一边角与进液孔(302)成对角分布的位置设有出液孔(402),所述出液孔(402)的底端固定设有出液管(403)。
7.根据权利要求1所述的带扰流柱的液冷板流道结构,其特征在于:所述下盖板(4)的顶面靠近四周的位置嵌设有下密封条(404)。