微通道
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2023-05-27
微通道的實例教程
錐形微通道內液滴的自運輸仿真 ￥500
錐形微通道是一種具有逐漸變窄的結構，它在微流體領域中扮演著重要的角色。錐形微通道的設計可以在流體中產生壓力變化，從而推動自流輸運。在錐形微通道中，當流體從寬端流向窄端時，通道的寬度減小，通道的剖面積減小，流速增加，而根據質量守恒定律，流體的質量流量保持不變。根據伯努利方程，流體速度增加會導致壓力降低。因此，在錐形微通道中，由于幾何上的突變，流體在通道中產生了驅動力，推動自身沿著通道從寬到窄運輸。這種自運輸現象可以在微流體技術中發揮重要作用，如在微流控芯片和微流控設備中。通過設計合適的錐形微通道結構，可以實現流體混合、分離、粒子分選和藥物輸送等應用。此外，錐形微通道還能夠提供更快速的反應速度、更高的靈敏度和更小的樣品消耗。
本案例建立的錐形微通道模型如圖1所示。為更好地量化分析錐形微通道流體自運輸機制，將微通道內的流體簡化為液滴，在仿真模型中將液滴的初始位置設為微通道中間，為實現液滴固-液邊界張力驅動，將微通道內壁設為濕潤邊界，且液滴與微通道內壁相切，微通道兩端與大氣連通，無外加荷載，數值仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
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展開 圖3 仿蜘蛛網微通道
圖4 仿旋渦微通道
圖5 雪花微通道
圖6 仿真結果對比
與傳統的微通道散熱器相比較，上述設計
首先
通過均衡的微通道截面面積設計保證了工作流體的整體穩定流動模式。但是通道的截面形狀和分合設計多次變化；
其次
設計了特殊的連通通道組，以方便設計較小的橫截面面積和連通通道長，保證流體在通道內部快速流動，及時輸運熱量，實現短程均勻散熱，使其內部的工作流體散熱成為散熱器散熱的核心過程，
同時
也避免了與之連接的縱向微通道內工作流體單一流向產生沿流動方向溫度梯度的問題，一方面調整沿縱向分通道不同位置的連接通道橫截面面積大小，補償了進入連通通道工作流體的流速損失，使各連通通道內工作流體單位時間的流量相當，從而保證不同連通通道散熱能力的均衡。
展開 本篇文檔展示了細胞通過柔性和非柔性微通道的過程。基于COMSOL軟件的單向流-固耦合方法模擬了兩種情形：1、細胞通過柔性微通道時，通道壁會發生變形，細胞變形相對較小，在壁面的振動下，細胞在幾乎不發生變形的情況下能順利通過通道；2、細胞通過非柔性微通道時，通道壁變形很小，細胞會在縮頸段發生變形，從而順利通過通道，出通道后，細胞會逐漸恢復變形。效果展示如下：
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新型微通道自然循環電子冷卻器
中科院廣州能源研究研究所徐進良研究員領導的團隊勇于探索，攻關4年，于近期成功研制微通道自然循環電子冷卻器并在高端計算機上運行。此項成果通過廣州市科技局組織的專家鑒定，鑒定意見認為達到國際先進水平，可廣泛應用于信息、空間、軍事等領域，建議進一步推廣使用，以造福社會。
徐進良團隊幾年前就開始這項研究，并在去年承擔廣州市科技攻關項目“新型微通道自然循環電子冷卻器及產業化”，針對目前在信息、空間、軍事技術等領域中廣泛存在的電子設備高集成度、高熱流密度及溫度失效率大幅度上升等問題，經過多次分析，試驗等，提出并實現了微通道自然循環冷卻器的原理及樣機研制。
樣機由內含微通道的金屬底坐和兩根金屬導管及一個圓形冷凝器和散熱片組成(見圖所示)。所研制的樣機，經廣州市能源監督所檢測，冷卻熱功率達300W，熱流密度達33W/cm2。這兩項指標分別為目前高端計算機熱功率及熱流密度的三倍，可采用風散低轉速或完全無風自然循環運行，大大降低了噪音，并提高了可靠性。另外，該原理可根據不同用戶需要，進行不同的機構尺寸設計，應用范圍廣。
據介紹，該冷卻器中采用了三項關鍵技術：(1)微通道用于強化傳熱，以解決芯片的高熱流密度問題，(2)自然循環原理解決了冷卻器回路的壓力驅動問題，完全實現了無泵運行，(3)微型冷凝器與太陽花散熱器之間采用過盈配合，可避免異質金屬之間的焊接，并使接觸熱阻降低到最小。整個冷卻器回路采用全焊接模式密封，因而可靠性高。根據廣東省科學技術情報研究所對國內外專利及文獻的全面檢索分析及驗收鑒定專家的實際考核，認為該項目屬于集成性自主創新，建議進一步開發批量生產技術及裝備，以推廣應用于計算機、通訊基站、大功率電子及激光器等領域。
展開 【摘要】電場已被證明是微流體裝置中精確操縱微滴的有效主動技術。在本文中，我們通過數值模擬研究了交流電場下微通道中油水兩相液滴的形成。結合流體體積法（VOF）和泄漏介質模型建立了三維數值模型，揭示了電場作用下液滴的形成機理。由于電場引起的麥克斯韋應力，正弦波形電場在液體界面處引起振蕩，從而刺激分散相的破裂，以調整液滴尺寸。圖一展示了帶有非接觸電極的微通道示意圖，整個模型涉及以下物理場模型：
【關鍵詞】電流體動力學；VOF；微流體；二次開發；兩相流
VOF兩相流模型：
靜電場方程：
圖一 帶有非接觸電極的微通道示意圖
通過引入正弦函數，實現了交流電頻率和電壓對微通道液滴動力學的研究。此外，還研究了壁面接觸角，微通道入口流速等參數對兩相流的影響。一些結果云圖如下：
圖二 交流電場分布
圖三 液滴分布
圖三 液滴與場強分布
通過FLUENT二次開發，建立了三維電流體動力學模型，該模型實現了VOF方法和泄漏介質模型的耦合，可以得到與相應實驗完全一致的結果。研究表明，隨著電壓的增加，液滴尺寸變小，導致電場對液滴形成的影響越來越大。分散相和連續相之間的壓力差說明了電應力影響的細節。當V達到750V時，壓差的演變由周期性變化的電場控制，壓力的變化加速了分散相的破裂。電頻率的增加導致分散相內電勢的大幅提升，在分散相頸部的中間部分處引起強烈的電體積力。該力具有從分散相內部到外部的方向分量，它能夠防止分散相頸部破裂，從而形成液滴的噴射。本文詳細的研究揭示了通過增加施加的交流電場的頻率，液滴形成從滴落到噴射的轉變背后的機制。
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聚焦800V 高壓直流 + 液冷協同設計、廢熱回收等行業熱點，共探低成本規模化路徑。
其主要應用形式包括金剛石襯底、熱沉片和帶微通道結構，可滿足GPU、半導體器件等高端散熱需求。目前主流采用化學氣相沉積法（CVD）制備，國內外企業已推出相關產品。研報認為，同時，金剛石的物理和化學性質研究也取得了進展，推動了新材料和新應用的開發。
2026大灣區工業鉆石展覽會（亞鉆展）將于2026年6月10日-12日深圳國際會展中心召開。
? 智能網格與求解技術：SmartCells笛卡爾網格法結合自適應加密策略，可自動識別0.1mm級微通道等關鍵結構，網格生成耗時壓縮至30分鐘內，億級網格模型通過云端GPU加速計算僅需2小時，精度誤差控制在±2℃內。
氣液界面處的波紋是微通道中段塞流的典型特征，由氣泡前后曲率的差異導致的表面張力的不平衡造成。這些特性可以在圖中清楚地觀察到。這些結果與Chen等人實驗結果呈現出的段塞流狀態以及Fukagata等和Lakehal等的數值模擬一致。
利用高精度的界面捕捉技術進行數值仿真計算，可以計算不同毛細數對微通道內氣泡形狀的影響，以及計算由于表面張力的不同引起質量移動的馬蘭戈尼效應。
通過使用VirtualFlow軟件對環路熱管進行相變換熱仿真，積鼎科技不僅幫助客戶解決了試驗測量難度大、測試設備成本高的問題，還顯著提升了研發效率，縮短了研發周期。
縱然液冷、相變儲能、微通道冷卻這些高端散熱方式在蓬勃發展，但應用最廣成本最低的方式依然是風扇。
電腦機箱、汽車以及游戲手機散熱，都離不開風扇。實際上即便在應用液冷的場合，最終將熱量排放到環境中的，還是風扇。
甚至人體的散熱，風扇也是主力。還記得小時候頭頂呼呼旋轉的吊扇嗎？
風扇看似簡單，但它是最典型的旋轉機械，結構設計大有學問。
研究背景：
具有深亞波長厚度（5cm）的吸收器對低頻聲音（<500Hz）的衰減在噪聲控制工程中引起了極大的興趣。然而，由于低頻聲音的強穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項具有挑戰性的任務。傳統的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時會有缺點。近年來，聲學超材料的概念為低頻吸聲器的設計提供了新的思路。許多亞波長吸聲材料或設備是基于諧振結構開發的
作為一種光電探測器，可以使用特殊的 X 射線CCD相機或微通道板 (MCP) 探測器（→光電倍增管）。
其他光譜儀適用于中紅外光譜區域（→中紅外光譜儀）。它們需要特殊的紅外光學器件和合適的探測器。長波長光電探測器是可用的，但在探測噪聲和帶寬方面性能有限。通過使用激光和頻產生方法，將紅外光通過上轉換效應轉換為可見光或近紅外光，以便利用可見光或近紅外光電探測器，可以實現實質性改進。
微通道熱管技術正引領多個行業邁向更高效、更環保的未來。在制冷空調領域，微通道換熱器以其高效傳熱與緊湊設計，成為提升能效的關鍵；在通信與電子行業，它有效解決了高密度設備散熱難題，助力綠色節能；交通運輸業中，微通道換熱器助力新能源汽車及傳統車輛空調系統升級，同時拓展至軌道交通與航空領域。化工與能源行業同樣受益，微通道技術提高了熱交換效率，促進了清潔能源的高效利用。
在微通道散熱技術領域，聯合實驗室采用陶瓷3D打印技術一體化制備出陶瓷微通道散熱器，其熱阻相較競品降低15%；同時制備的硅基微通道散熱器，散熱能力提升將近一倍。目前聯合實驗室在散熱技術研究取得的重要突破，能有效解決半導體功率器件封裝存在的熱流密度過大及熱應力集中問題，為電子產品的正常運行“保駕護航”，為產品研發進程注入新的動力。
