来源 | Applied Thermal Engineering

链接 | https://doi.org/10.1109/jeds.2026.3658238

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背景介绍

随着电子器件向高功率、高集成度发展，单位面积功耗急剧增加，不仅导致整体温升，还形成局部热点，引发器件性能下降、寿命缩短甚至热失效。传统冷却方式（风冷、自然对流等）已无法满足高热流散热需求，现有微通道散热器（如直列平行型）在热点抑制和温度均匀性方面存在不足。急需设计一种兼具高换热效率、低流阻、强热点抑制能力的微通道散热器。

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成果掠影

近日，浙江大学杨永恒团队提出一种混合交错排列花瓣形针肋微通道散热器（HSAPP），通过数值仿真确定6 瓣结构（HSAPP6） 为最优配置，并与直列平行微通道（SPMC）、混合圆形针肋（HCP）散热器对比；结果显示，在Re=400时，HSAPP6 的基底最高温度低至322.8 K，较 SPMC 和 HCP 分别降低23.1 K和7.3 K，热阻分别降低50.3% 和24.2%，温度不均匀系数分别改善54.5% 和27.0%；在同等冷却效果下，HSAPP6 仅需 23.83 mW 泵耗（Re=400），而 HCP 需 81.45 mW（Re=900），且其在Re=200~1000 范围内热阻降低50.9%，面对900W/cm2高热流时基底温度仍控制在 360.5 K，为高功率电子器件局部热管理提供了高效解决方案。研究成果以“A novel hybrid staggered arrangement petal-shaped pin-fin microchannel heat sink for hotspot mitigation” 为题，发表于《Applied Thermal Engineering》期刊。

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图文导读

图1.自然花瓣结构，显示多层次分叉和弯曲边缘几何形状。

图2.参考微通道散热器的物理模型。（a）SPMC;（b）HCP。

图3.六瓣HSAPP的三维示意图.

图4.具有几何参数的矩形微通道结构的放大图。

图5. HSAPP6中热点区域的放大图。

图6.微通道散热器内部的针形翅片的布置。

图7.散热器的背景和热点区域的划分。

图8.包括边界条件的完整计算域的示意图。

图9.不同瓣数的花瓣状针翅（N = 4 - 8）.

图10.本数值模型与[10]中模拟结果的散热器最高衬底表面温度比较。

图11.本数值模型与[10]中模拟结果的散热器最高衬底表面温度比较。

图12.表面温度分布的实验红外热成像[19]和数值模拟之间的比较。