1
引言
随着电子设备性能的飞速提升，芯片的散热问题日益严峻。传统散热技术已难以满足高热量密度芯片的需求，尤其是对温度均匀性要求极高的激光芯片和相控阵雷达系统。那么，有没有一种散热技术既能高效降温，又能保证温度分布均匀？答案是——阵列射流冲击冷却技术！
近期，常州大学周念永团队在《International Communications in Heat and Mass Transfer》发表了一项突破性研究，通过优化表面结构设计，显著提升了阵列射流冷却的性能和温度均匀性。今天，我们就来揭秘这项“黑科技”！
2
为什么需要阵列射流冷却？
芯片集成度越来越高，热流密度可达100–1000 W/cm²，传统散热技术如微通道冷却、喷雾冷却等难以兼顾高效与均匀性。而阵列射流冲击冷却凭借其覆盖面积大、传热性能强、温度分布均匀等优势，成为高热量密度芯片散热的理想选择。
但问题来了：如何进一步提升其性能？表面结构设计是关键！
3
星形肋结构：散热界的“六边形战士”
研究团队对比了四种表面结构：矩形、圆台、十字形和星形肋结构，发现星形肋结构表现最佳！
📍性能优势🍃
① 传热系数提升：在流速10 m/s时，星形肋结构的传热系数高达41,887 W/(m²·K)，比无表面结构的线性排列提升4.1%。
② 温度均匀性最佳：星形肋结构能减少局部热量积聚，温度均匀性优于其他结构，排名如下：
星形 > 矩形 > 十字形 > 圆台形。
📍强化机制🍃
① 导流能力强：星形肋结构能有效减少停滞区，引导流体均匀分布。
② 涡流扰动：在射流相互作用区域产生多涡流，增强流体扰动，进一步提升传热效率。
4
如何优化星形肋结构？
研究团队进一步探索了星形肋结构的角度、长度和高度对散热性能的影响，并找到了最佳参数组合：
1. 角度优化
最佳角度：10°–15°（流速越高，最佳角度越大）。
角度过大会导致流体速度降低，反而不利于散热。
2. 长度优化
最佳长度：4–5 mm，传热性能比1 mm长度提升4.4%。
长度增加会扩大导流区域，减少停滞区，但过长会抑制流体流动。
3. 高度优化
最佳高度：1–1.5 mm，温度均匀性提升至4.72%。
高度增加会增强轴向扰动，但过高会阻碍涡流二次冷却。
5
这项研究的意义
芯片寿命延长：温度均匀性提升可减少局部过热，显著延长电子设备寿命。
高性能设备支持：满足激光芯片（温差<15°C）和相控阵雷达（温差<10°C）的严苛需求。
工业应用潜力：适用于大功率电子设备、航空航天等高热流密度场景。
6
未来展望
周念永团队表示，下一步将探索更多复合表面结构，并结合实际芯片布局进行优化设计。或许不久的将来，这项技术就能出现在你的手机或电脑中，让设备“冷静”运行！
7
结语
散热技术的进步，是高性能芯片发展的隐形推手。这项研究不仅为电子设备散热提供了新思路，也展现了中国科研团队在热管理领域的创新能力。
8
参考文献：
Zhou N, et al. (2025). Numerical simulation study of temperature non-uniformity on the surface of array jet impingement cold plate. International Communications in Heat and Mass Transfer, 161, 108484.
·END·
注：部分材料源自网络，仅作为最新文章分享交流，版权归原作者所有，如涉侵权，请联系。
