本发明属于光电技术领域，具体涉及一种高效的微通道射流热沉。
背景技术：
目前大功率开关器件通常需要在高频条件下工作，单个开关周期内的热耗散虽然可以做的很低，但是经过频率的累积，器件的热管理是一个不容忽视的问题。尤其对于开关电源，功率开关器件的有效热管理是延长其使用寿命的关键因素。对于高频热负荷，传统热沉受制于其体积和重量，通常很难有效工作。基于射流的微通道热沉由于其特殊的制作工艺和结构设计却能够很好的解决这种高频热源的热管理问题。这种结构的热沉已经被业界广泛的认为是最具有潜力，传热性能最佳的热管理方法之一。
经过对现有技术的检索发现，hanshen等人在internationaljournalofheatandmasstransfer,2018,117(487-497)发表的文章“aparametricstudyonthermalperformanceofmicrochannelheatsinkswithinternallyverticalbifurcationsinlaminarliquidflow”中设计了带有内部分叉结构的微通道热沉，但仍然存在热沉温度分布不均匀，不利于芯片的稳定工作。
ruijinwan等人在appliedthermalengineering,2018,133:428-438上发表的文章“parameterizationinvestigationonthemicrochannelheatsinkwithslantrectangularribsbynumericalsimulation”中提出了倾斜矩形肋片的微通道热沉，虽然这种结构的设计能够产生紊流有利于流体工质与热沉的充分接触并提高热沉温度的均匀分布，但是热沉的结构在微加工工艺上不容易实现。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种高效的微通道射流热沉，能够对高功率开关器件进行有效的热管理，同时这种结构便于与开关器件集成从而进一步提供散热效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高效的微通道射流热沉，包括热沉本体和上盖板，所述热沉本体为底板和侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述热沉本体的内腔设有导流条，所述导流条在所述热沉本体两相对侧壁上交错布置并向热沉本体的内腔中延伸，从而将所述热沉本体的内腔分割成供冷却液流经的折线型微通道，所述导流条两侧壁上均匀间隔布置若干二次流凸块，所述上盖板密封连接于所述热沉本体的上端开口处，所述上盖板设有与所述折线型微通道两端连通的冷却液导出口和冷却液导入口。优选的，所述冷却液导出口和冷却液导入口设置在所述上盖板的对角位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的高效的微通道射流热沉工作时，冷却液由上盖板设有冷却液导入口进入热沉本体，沿着微通道流动并与热源发生热交换，由于微通道沿热沉内壁交错排列，冷却液在热沉内部会经过多次换向，经过多次换向之后的冷却液从上盖板设有冷却液导出口将热源的热量带走，达到冷却的目的。在二次流凸块处冷却液会产生紊流，从而使冷热交换更加均匀。此外，本发明的加工过程相对简单，采用当前成熟的刻蚀工艺即可完成。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。
进一步，所述导流条的末端为半圆形。所述导流条的宽度为0.8-1.2mm，优选1mm。所述半圆形结构的半径为0.3-0.7mm，优选0.5mm。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用这种结构的设计能够有效的保证冷却液均匀通过换向处。
进一步，所述二次流凸块可以为等腰三角形、等边三角形正方形，半圆形。优选的，所述二次流凸块为等边三角形。所述等边三角形的边长为0.8-1.2mm，优选1mm。
采用上述进一步方案的有益效果是：所述的二次流凸块呈等边三角形位于微通道结构两侧，冷却液从导入口进入流道后，经过这种等边三角形的结构时，由于靠近边界层和远离边界层流体的速度差会产生紊流，形成二次流，使得冷热交换更均匀。
进一步，所述导流条的高度为1.5-2.5mm，优选2mm。
进一步，所述热沉本体的尺寸为24mm*14mm*3mm。
进一步，位于热沉本体内腔的微通道宽度为1.5-2.5mm，优选2mm，流道壁的长度为8.5mm。
附图说明
图1.本发明提供的一种高效的微通道射流热沉结构示意图；
图2.本发明提供的一种高效的微通道射流热沉的平面结构示意图；
图3.本发明提供的一种高效的微通道射流热沉沿a-a截面结构示意图；
图4.本发明提供的一种高效的微通道射流热沉的不同形状的二次流凸
块散热效果对比图；
图5.本发明提供的一种高效的微通道射流热沉的二次流凸块为等边三
角形时选择不同边长时散热效果对比图。
图中：1.热沉本体；2.上盖板；3.冷却液导入口；4.冷却液导出口；5.微通道；6.导流条；7.二次流凸块。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图及具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明提供了一种高效的微通道射流热沉，包括热沉本体1和上盖板2，所述热沉本体1为底板和侧壁围合形成的上端开口的立方体，所述热沉本体1的内腔设有导流条6，所述导流条6在所述热沉本体1两相对侧壁上交错布置并向热沉本体1的内腔中延伸，从而将所述热沉本体1的内腔分割成供冷却液流经的折线型微通道5，所述导流条6两侧壁上均匀间隔布置若干二次流凸块7，所述上盖板2密封连接于所述热沉本体(1)的上端开口处，所述上盖板2设有与所述折线型微通道5两端连通的冷却液导出口4和冷却液导入口3，所述冷却液导出口4和冷却液导入口3设置在所述上盖板2的对角位置。
如图1-3所示，本发明是一种高效的微通道射流热沉，包括上盖板2、冷却液导出口4和冷却液导入口3、微通道5、导流条6以及二次流的结构7。所述上盖板2位于热沉本体1上方，用于密封热沉本体1内部的冷却液。所述冷却液导出口4和冷却液导入口3均位于上盖板2用于连接入口和出口接头，保证冷却液以射流的方式进入热沉本体1。所述微通道5以交错排列的方式存在于热沉本体1内部，从而能保证冷却液能够与热源有充分的接触。所述导流条6的末端为半圆形，使冷却液换向时速度会更加均匀。所述二次流凸块7均匀间隔排列于导流条6量侧壁上，为冷却液产生紊流创造条件。所述热沉本体1以及上盖板2采用硅基材质从而便于与热源的集成以及加工。
本发明提供的高效的微通道射流热沉工作时，冷却液由上盖板2设有冷却液导入口3进入热沉本体，沿着微通道5流动并与热源发生热交换，由于微通道5沿热沉内壁交错排列，冷却液在热沉本体1内部会经过多次换向，经过多次换向之后的冷却液从上盖板2设有冷却液导出口4将热源的热量带走，达到冷却的目的。在二次流凸块7处冷却液会产生紊流，从而使冷热交换更加均匀。此外，本发明的加工过程相对简单，采用当前成熟的刻蚀工艺即可完成。
优选的，所述导流条6的末端为半圆形。所述导流条6的宽度为0.8-1.2mm，所述半圆形结构的半径为0.3-0.7mm。采用这种结构的设计能够有效的保证冷却液均匀通过换向处。
优选的，所述二次流凸块7可以为等腰三角形、等边三角形正方形，半圆形。优选的，所述二次流凸块7为等边三角形。所述等边三角形的边长为0.8-1.2mm。所述的二次流凸块7呈等边三角形位于微通道结构两侧，冷却液从导入口进入流道后，经过这种等边三角形的结构时，由于靠近边界层和远离边界层流体的速度差会产生紊流，形成二次流，使得冷热交换更均匀。
优选的，所述导流条6的高度为1.5-2.5mm。
优选的，所述热沉本体1的尺寸为24mm*14mm*3mm。
优选的，位于热沉本体1内腔的微通道宽度为1.5-2.5mm，流道壁的长度为8.5mm。
实施例1
采用simple算法，二阶迎风迭代格式，(质量守恒方程残差小于10-3动量和能量守恒方程残差小于10-7视为计算结果收敛)分别计算不同形状的二次流凸块散热效果，其中二次流凸块分别为等腰三角形，等边三角形，正方形，半圆形，结果表明等边三角形的散热效果最佳。如图4所示，其中纵坐标nu/nufd表示带有能够产生二次流结构的热沉努塞尔数与不带此种结构的热沉努塞尔数的比值，re表示雷诺数。计算时：热沉的热流密度设定为106w/m2，冷却工质为h2o，热沉入口出的温度设定为300k，采用硅作为热沉材料(其比热为712j/kg.k，导热系数为148w/m.k，密度为2329kg/m3)。
实施例2
采用simple算法，二阶迎风迭代格式，(质量守恒方程残差小于10-3动量和能量守恒方程残差小于10-7视为计算结果收敛)，分别计算当二次流凸块为等边三角形时，等边三角形边长分别取0.6、0.8、1.0、1.2mm时换热器的流动传热特性。如图5所示，纵坐标nu/nufd表示带有等边三角形结构的热沉努塞尔数与不带等边三角形结构的热沉努塞尔数的比值，re表示雷诺数。计算时：热沉的热流密度设定为106w/m2，冷却工质为h2o，热沉入口出的温度设定为300k，采用硅作为热沉材料(其比热为712j/kg.k，导热系数为148w/m.k，密度为2329kg/m3)。
本发明专利具有以下特点：(1)上盖板2的冷却液出、入口采用了射流结构的设计，便于冷却液与热源的充分接触；(2)热沉本体1内部的微通道结构5尺寸，二次流凸块7尺寸以及末端为半圆型的导流条6尺寸均经过数值计算的优化，可以进一步提高被冷却表面的温度分布均匀性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。