Numerical and experimental investigation of optimized heat sink designs for liquid cooling of a heterogeneous heating surface with multiple heat sources

Yijun Li, Stéphane Roux, Cathy Castelain, Gwenaël Biotteau, Lingai Luo, Yilin Fan

摘要

本文进行了实验和数值研究，旨在评估和比较具有多个热源的非均匀发热表面液体冷却散热器的性能。对各种散热器原型进行了优化、加工、仪器化和测试，包括作为基线情况的均匀直通道（RSC）散热器、优化的直通道（OSC）散热器和基于遗传算法的拓扑优化（GATO）散热器。通过引入和安装蓝宝石窗口，采用红外（IR）热成像技术测量散热器中的近壁流体温度场。所获得的详细空间温度分布能够在局部水平上分析传热特性，CFD结果和IR测量之间的良好一致性为数值模拟模型提供了坚实的验证。

在此实验验证之后，进行了系统的数值研究，以评估三种散热器在各种操作条件下的热和水力性能。结果表明，GATO散热器始终优于RSC和OSC散热器，表现出卓越的整体热性能。与其他散热器相比，它具有更好的温度热点去除能力、更高的Nu数、更大的PEC数和更高的LeGoff数，这证明了这一点。由此证明了GATO方法在散热器优化方面的有效性和稳健性，突显了其在解决一般热管理问题方面的巨大潜力。

图文导读

参考文献

Li, Y., Roux, S., Castelain, C., Biotteau, G., Luo, L., & Fan, Y. (2025). Numerical and experimental investigation of optimized heat sink designs for liquid cooling of a heterogeneous heating surface with multiple heat sources.International Journal of Thermal Sciences,209109540.

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