一种射流冲击冷板结构的制作方法

1.本公开实施例涉及相控阵雷达天线液冷技术领域，尤其涉及一种射流冲击冷板结构。


背景技术：

2.目前应用在有源相控阵天线上的散热方式有风冷散热和液冷散热。风冷散热是利用风机将空气强制引至高热流密度器件周围的散热片，使风掠过散热片带走热量，此种散热方式无法满足超过5w/cm2的热流密度，如当散热片表面与空气温差在100℃时，风冷散热最大能提供1w/cm2的传热能力。而液冷散热主要是利用液态传热工质在冷板流道内的发生强迫对流，带走安装在冷板上的电子设备或元器件的热量，此种散热方式主要通过调节流速与优化流道结构来增强流道内的对流换热系数提高换热效果，能提供超过100w/cm2的传热能力。
3.相关技术中，常见的冷板其均温性较差，整体呈现出在靠近流体进口区域温度低，在靠近流体出口区域温度高的特点；其次冷板内流体流动属于平面流动，未能达到场协同理论中的基于热流场和速度场的协同换热，换热效果有提高的空间，而且热源排布方式受限，不适用于面积大的发热器件的热源。
4.关于上述技术方案，发明人发现至少存在如下一些技术问题：例如冷板均温性差，换热效率低，热源排布方式受限，不适用于面积大的发热器件的热源等
5.因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
6.需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

7.本公开实施例的目的在于提供一种射流冲击冷板结构，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
8.本公开实施例提供了一种射流冲击冷板结构，该结构包括：
9.盖板，所述盖板用于盖住位于其下方的物体，并与位于其下的所述物体之间形成封闭空间；
10.微孔孔板，所述微孔孔板位于所述盖板的下方，且其与所述盖板之间形成储液腔，所述储液腔用于储存液态介质；
11.受冲板，所述受冲板位于所述微孔孔板的下方，且其与所述微孔孔板之间形成射流腔，所述受冲板背离所述微孔孔板的一侧用于安装电子器件；
12.其中，所述储液腔上设置有液态介质入口，所述储液腔内设置有多个储液槽，每个所述储液槽的底部设置有多个射流孔，每个所述射流孔用于所述液态介质喷射到所述射流腔内，对背离安装电子器件的所述受冲板一侧进行降温散热；
13.所述射流腔上设置有液态介质出口，所述液态介质出口用于对所述受冲板降温散
热后所述液态介质的排出。
14.本公开的一实施例中，所述射流腔内的受冲板的表面设置有多列散热强化肋，每列所述散热强化肋位于与其对应的所述储液槽底部的多个所述射流孔的正下方。
15.本公开的一实施例中，相邻两列所述散热强化肋之间设置有导流板，所述导流板用于所述射流腔内的所述液态介质顺利流到所述液态介质出口，且避免液态介质在每列所述散热强化肋处的聚集。
16.本公开的一实施例中，每列所述散热强化肋包括多个强化肋，每个所述强化肋由若干强化肋单元以呈三角形、四边形或六边形的排布方式排列。
17.本公开的一实施例中，每个所述强化肋单元的形状为十字形、圆形或方形。
18.本公开的一实施例中，所述微孔孔板的上表面向内凹设有储液凹槽，所述微孔孔板上的所述储液凹槽与所述盖板之间形成所述储液腔；
19.所述微孔孔板的下表面向内凹设有射流凹槽，所述微孔孔板上的射流凹槽与所述受冲板之间形成所述射流腔。
20.本公开的一实施例中，多个所述储液槽设置在所述储液凹槽上，相邻两个所述储液槽的首端和尾端之间连通或不连通。
21.本公开的一实施例中，多个所述储液槽的形状为圆形或矩形。
22.本公开的一实施例中，所述液态介质入口设置在所述储液凹槽的侧壁上，所述液态介质出口设置在所述射流凹槽的侧壁上。
23.本公开的一实施例中，每个所述射流孔的形状为圆形、方形、矩形、三角形或狭缝。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本公开的实施例中，通过上述射流冲击冷板结构，储液槽内的液态介质通过射流孔形成射流，垂直冲击射流腔内的受冲板，使得液态介质形成空间流动，使冷板的热流场与速度场的协同性更好，能够强化冷板的换热效果，同时射流孔处的入口温度为液态介质喷射的温度，在储液腔的作用下保证每个射流孔通过的流量相同，提高冷板整体性的均温性，而且电子器件的排列方式不受限制，使用大面积发热的电子器件的热源。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1示出本公开示例性实施例中射流冲击冷板结构的结构示意图；
28.图2示出本公开示例性实施例中带有储液凹槽的微孔孔板的结构示意图；
29.图3示出本公开示例性实施例中带有射流凹槽的微孔孔板的结构示意图；
30.图4示出本公开示例性实施例中受冲板的结构示意图；
31.图5示出本公开示例性实施例中流道冷板温度场云图；
32.图6示出本公开示例性实施例中无散热强化肋的射流冷板温度场云图；
33.图7示出本公开示例性实施例中强化肋单元四边形排列的射流冷板温度场云图；
34.图8示出本公开示例性实施例中强化肋单元六边形排列的射流冷板温度场云图。
35.图中：100-盖板；200-微孔孔板；210-储液凹槽；211-储液槽；212
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射流孔；213-液态介质入口；220-射流凹槽；221-液态介质出口；300-受冲板；310-散热强化肋；320-导流板。
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
37.此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
38.本示例实施方式中首先提供了一种射流冲击冷板结构。参考图1中所示，该冷板结构可以包括：盖板100、微孔孔板200、受冲板300。其中，所述盖板100用于盖住位于其下方的物体，并与位于其下的所述物体之间形成封闭空间；所述微孔孔板200位于所述盖板100的下方，且其与所述盖板 100之间形成储液腔，所述储液腔用于储存液态介质；所述受冲板300位于所述微孔孔板200的下方，且其与所述微孔孔板200之间形成射流腔，所述受冲板300背离所述微孔孔板200的一侧用于安装电子器件；其中，所述储液腔上设置有液态介质入口213，所述储液腔内设置有多个储液槽211，每个所述储液槽211的底部设置有多个射流孔212，每个所述射流孔212用于所述液态介质喷射到所述射流腔内，对背离安装电子器件的所述受冲板300 一侧进行降温散热；所述射流腔上设置有液态介质出口221，所述液态介质出口221用于对所述受冲板300降温散热后所述液态介质的排出。
39.通过上述射流冲击冷板结构，储液槽211内的液态介质通过射流孔212 形成射流，垂直冲击射流腔内的受冲板300，使得液态介质形成空间流动，使冷板的热流场与速度场的协同性更好，能够强化冷板的换热效果，同时射流孔212处的入口温度为液态介质喷射的温度，在储液腔的作用下保证每个射流孔212通过的流量相同，提高冷板整体性的均温性，而且电子器件的排列方式不受限制，使用大面积发热的电子器件的热源。
40.下面，将参考图1至图4对本示例实施方式中的上述射流冲击冷板的各个部分进行更详细的说明。
41.在一个实施例中，射流冲击冷却是一种液冷散热方式，其换热基本原理是让流体以一定速度通过一定形状的小孔喷射到受热面上，在射流冲击的驻点区附近形成很薄的边界层，具有极高的传热效率。微孔孔板200与盖板100之间形成储液腔，储液腔用于储存液态介质，微孔孔板200与受冲板300之间形成射流腔，储液腔位于射流腔的上方，液态介质通过液态介质入口213流满储液腔，在喷射压力作用下，储液槽211内的液态介质通过射流孔212垂直喷射到受冲板300，使得液态介质形成空间流动，对背离安装电子器件的受冲板300进行降温散热，降温散热后的液态介质通过液态介质出口221流出。在此过程中，由于射流孔212处的入口温度为液态介质喷射的温度，且在储液腔的作用下能保证每个射流孔212通过的流量相同，提高冷板整体性的均温性，其中，受冲板300的材质为导热材料，便于电子器件将热量传递给受冲板300。具体材料，本实用新型在此不做限制，而且液态介质可以是水或
其他液态物质，对此，本实用新型不做任何限制。
42.在一个实施例中，所述射流腔内的受冲板300的表面设置有多列散热强化肋310，每列所述散热强化肋310位于与其对应的所述储液槽211底部的多个所述射流孔212的正下方。具体的，受冲板300一侧的电子器件将热量传递给散热强化肋310，增加了散热强化肋310的散热面，当液态介质喷射到射流腔内的散热强化肋310时，可喷射出的液态介质形成打散状态，使得液态介质的流体呈紊乱态，使其重新整流，强化受冲板300的换热效率，在此过程中完成液态介质对散热强化肋310的热量交换。其中，散热强化肋310的材质为导热材料，便于电子器件将热量传递给受冲板300 后，进一步将热量传递给散热强化肋310。
43.在一个实施例中，相邻两列所述散热强化肋310之间设置有导流板 320，所述导流板320用于所述射流腔内的所述液态介质顺利流到所述液态介质出口221，且避免液态介质在每列所述散热强化肋310处的聚集。具体的，导流板320用于射流腔内液态介质流到液态介质出口221，同时避免了液态介质在每列散热强化肋310处的聚集，即当后一列的散热强化肋310上方的射流孔212喷射的液态介质，对后一列的散热强化肋310进行降温，带走热量，带走后一列散热强化肋310上的液态介质流向液态介质出口221，而此时，若是前一列的散热强化肋310上的液态介质，带走其上的热量后，也流向液态介质出口221，此带走前一列散热强化肋310 上热量的液态介质会流向后一列的散热强化肋310，对已经散热降温的后一列散热强化肋310又会形成升温趋势，影响冷板的整体换热。
44.在一个实施例中，每列所述散热强化肋310包括多个强化肋，每个所述强化肋由若干强化肋单元以呈三角形、四边形或六边形的排布方式排列。具体的，三个强化肋单元以呈三角形的排布方式，形成每个强化肋，多个强化肋依次排列形成一列散热强化肋310；或者四个强化肋单元以呈四边形的排布方式，形成每个强化肋，多个强化肋依次排列形成一列散热强化肋310；或者强化肋单元以呈六边形的排布方式，形成每个强化肋，多个强化肋依次排列形成一列散热强化肋310；对此，本实用新型不做任何限制。
45.在一个实施例中，每个所述强化肋单元的形状为十字形、圆形或方形。具体的，每个强化肋单元的形状可为十字形、圆形或方形，对此，本实用新型不做任何限制。
46.在一个实施例中，所述微孔孔板200的上表面向内凹设有储液凹槽 210，所述微孔孔板200上的所述储液凹槽210与所述盖板100之间形成所述储液腔；
47.所述微孔孔板200的下表面向内凹设有射流凹槽220，所述微孔孔板 200上的射流凹槽220与所述受冲板300之间形成所述射流腔。具体的，储液凹槽210与盖板100之间形成储液腔，射流凹槽220与受冲板300之间形成射流腔。
48.在一个实施例中，多个所述储液槽211设置在所述储液凹槽210上，相邻两个所述储液槽211的首端和尾端之间连通或不连通。具体的，多个储液槽211分别设置在储液凹槽210上，且强邻两个储液槽211之间的首端和尾端之间可以连通，也可以不连通，连通时，形成串联储液槽211形式；不连通时，形成并联的储液槽211形式。
49.在一个实施例中，多个所述储液槽211的形状为圆形或矩形。具体的，多个储液槽211的形状可为圆形或矩形，对此，本实用新型不做任何限制。
50.在一个实施例中，所述液态介质入口213设置在所述储液凹槽210的侧壁上，所述液态介质出口221设置在所述射流凹槽220的侧壁上。具体的，液态介质入口213设置在所述储液凹槽210的侧壁上，液态介质出口 221设置在射流凹槽220的侧壁上，液态介质入口213
用于液态介质的流入储液腔内，液态介质出口221用于液态介质流出射流腔。
51.在一个实施例中，每个所述射流孔212的形状为圆形、方形、矩形、三角形或狭缝。具体的，每个射流孔212的形状为圆形、方形、矩形、三角形或狭缝，对此，本实用新型不做任何限制。
52.通过上述射流冲击冷板结构，储液槽211内的液态介质通过射流孔212 形成射流，垂直冲击射流腔内的受冲板300，使得液态介质形成空间流动，使冷板的热流场与速度场的协同性更好，能够强化冷板的换热效果，同时由于射流孔212处的入口温度为液态介质喷射的温度，在储液腔的作用下保证每个射流孔212通过的流量相同，提高冷板整体性的均温性，而且电子器件的排列方式不受限制，使用大面积发热的电子器件的热源。
53.下面结合模拟仿真可行性结果，参考图5至图8，进一步阐述本实施例。
54.本实施例将流道冷板与射流冷板进行对比，结果表明：在相同的空间体积下，射流孔212流速大于3m/s时，射流冷板的换热效果优于流道冷板；在相同的质量流量下，射流冷板热源的最高温度比流道冷板降低了 5.94℃。
55.对无散热强化肋310的射流冷板和带散热强化肋310的射流冷板中的强化肋单元四边形排列的射流冷板、强化肋单元四边形排列的射流冷板进行对比，结果表明：在相同的空间体积和质量流量下，带散热强化肋310 的射流冷板的热源最高温度比无散热强化肋310的射流冷板的至少降低 3℃。
56.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
57.在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
58.在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
60.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其
它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。