本發(fā)明涉及風(fēng)扇制冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

cpu的性能最大的限制是其過(guò)熱降頻的問(wèn)題，雖然隨著近幾年加工工藝的發(fā)展，14nm級(jí)別工藝的cpu陸續(xù)上市，同性能cpu的功率越來(lái)越低，但對(duì)于高性能的個(gè)人cpu與服務(wù)器級(jí)cpu，以及小型化的潮流，散熱仍是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

目前市面上cpu散熱器以風(fēng)冷、水冷為主，但它們針對(duì)高功耗的cpu的強(qiáng)化散熱的思路都較為單一：比如增多熱管，增大風(fēng)扇，增加液體流量等，雖然一定程度上能強(qiáng)化散熱，但受限于機(jī)箱尺寸的問(wèn)題，不可能無(wú)限制地通過(guò)增大散熱器體積來(lái)與工質(zhì)流量來(lái)解決高功耗cpu的散熱問(wèn)題，更不用說(shuō)水冷散熱器還有噪音高，安全性差，壽命短等問(wèn)題。雖然有液氮冷卻這種極其高效的解決方法，但價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于高性能cpu的新型無(wú)葉風(fēng)扇散熱器，它具有制造成本較低、節(jié)能效果好、散熱效率高、便于安裝等特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種用于高性能cpu的新型無(wú)葉風(fēng)扇散熱器，包括風(fēng)力產(chǎn)生裝置和風(fēng)量擴(kuò)增裝置，風(fēng)力產(chǎn)生裝置包括主板固定底座，在底座上設(shè)有風(fēng)扇和風(fēng)向?qū)б?，風(fēng)扇將外界空氣由風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口通過(guò)風(fēng)向?qū)б艽迪蝻L(fēng)向?qū)б艹鲲L(fēng)口，風(fēng)量擴(kuò)增裝置包括密封連接座、一對(duì)空氣射流發(fā)生器和風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道，密封連接座的一端與風(fēng)向?qū)б艿某鲲L(fēng)口密封連接，在密封連接座的另一端對(duì)稱設(shè)有一對(duì)空氣射流發(fā)生器，空氣射流發(fā)生器包括殼體，殼體內(nèi)腔為空氣積聚室，在密封連接座上設(shè)有空氣積聚室的進(jìn)氣口，兩個(gè)空氣射流發(fā)生器的殼體相對(duì)應(yīng)的外立面所形成的空隙為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道，兩個(gè)外立面的一端為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口，兩個(gè)外立面的另一端為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道出風(fēng)口，風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道為出風(fēng)口寬、進(jìn)風(fēng)口窄的發(fā)散型通道，在兩個(gè)空氣射流發(fā)生器殼體的外立面分別設(shè)有與通道相垂直的條形射流口，兩個(gè)條形射流口對(duì)稱設(shè)置在風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口一端，兩個(gè)條形射流口設(shè)有可使所噴射的氣流朝向風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道出風(fēng)口端噴射的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于：

兩個(gè)條形射流口的結(jié)構(gòu)相同：包括第一導(dǎo)流曲面和第二導(dǎo)流曲面，第一導(dǎo)流曲面與第二導(dǎo)流曲面均由空氣積聚室內(nèi)部向通道出風(fēng)口端方向平滑過(guò)渡至殼體的外立面，兩個(gè)導(dǎo)流曲面之間的空隙形成條形射流口；第一導(dǎo)流曲面與第二導(dǎo)流曲面為條形射流口設(shè)有的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。

兩個(gè)條形射流口的出口面積與風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)量比值為0.696～1.299㎡：1cm³/min。

風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口的寬度：條形射流口長(zhǎng)度：風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道長(zhǎng)度＝200：7：250；第一導(dǎo)流曲面與第二導(dǎo)流曲面的曲率半徑為13mm～18mm。

形成空隙為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7的兩個(gè)外立面相互對(duì)稱，條形射流口位于外立面的端部，外立面由進(jìn)風(fēng)口端至出風(fēng)口端依次由擴(kuò)散面和收縮面組成，擴(kuò)散面和收縮面的長(zhǎng)度比為3:1，兩個(gè)擴(kuò)散面和收縮面所形成風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道的擴(kuò)散角和收縮角均為20°。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

1)本發(fā)明通過(guò)風(fēng)力產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的風(fēng)經(jīng)風(fēng)量擴(kuò)增裝置進(jìn)行風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換，相比普通風(fēng)扇，在相同的進(jìn)風(fēng)量與功耗的條件下，出風(fēng)速度更快。這也意味著在相同條件下使用無(wú)葉風(fēng)扇的散熱器對(duì)流換熱更強(qiáng)，相較于普通風(fēng)冷散熱器，能夠產(chǎn)生相對(duì)于普通散熱扇幾倍的風(fēng)量從而更加有效地散熱，本發(fā)明所適用的cpu功率上限更高，更加節(jié)能，小型化更方便。而相比水冷散熱器，安全性與可靠性更高，對(duì)于追求穩(wěn)定的服務(wù)器來(lái)說(shuō)，這是十分必要的。

2)在底座上設(shè)有風(fēng)扇和風(fēng)向?qū)б?，風(fēng)扇將外界空氣由風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口通過(guò)風(fēng)向?qū)б艽迪蝻L(fēng)向?qū)б艹鲲L(fēng)口，將風(fēng)扇置于風(fēng)向?qū)б軆?nèi)，由于扇葉沒(méi)有暴露在設(shè)備外表面，因此不存在積灰問(wèn)題。

3)兩個(gè)空氣射流發(fā)生器的殼體相對(duì)應(yīng)的外立面所形成的空隙為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道，兩個(gè)條形射流口對(duì)稱設(shè)置在風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口一端，通過(guò)兩個(gè)條形射流口所噴射的氣流帶動(dòng)周圍空氣循環(huán)，相對(duì)于普通風(fēng)冷散熱器擴(kuò)大了空氣流動(dòng)范圍，能夠同時(shí)兼顧塔式散熱器和下吹式散熱器的優(yōu)點(diǎn)，在給cpu散熱的同時(shí)能夠兼顧其周圍元件的散熱。

4)制造成本較低，節(jié)能效果好，安裝簡(jiǎn)單。

5)利用科恩達(dá)效應(yīng)對(duì)兩個(gè)條形射流口所噴射的氣流進(jìn)行導(dǎo)向，減少能量損失，同時(shí)避免產(chǎn)生熱量使氣流溫度升高。

因此，本發(fā)明具有它具有制造成本較低、節(jié)能效果好、散熱效率高、便于安裝等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中風(fēng)力產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中風(fēng)量擴(kuò)增裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中空氣射流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換示意圖。

在附圖中：1、主板固定底座；2、風(fēng)扇；3、風(fēng)向?qū)б埽?、風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口；5、密封連接座；6、空氣射流發(fā)生器；6-1、殼體；6-2、空氣積聚室；6-3、條形射流口；6-3-1、第一導(dǎo)流曲面；6-3-2、第二導(dǎo)流曲面；6-4、擴(kuò)散面；6-5、收縮面；7、風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

由圖1-4所示的實(shí)施例可知，本實(shí)施例包括風(fēng)力產(chǎn)生裝置和風(fēng)量擴(kuò)增裝置，風(fēng)力產(chǎn)生裝置包括主板固定底座1，在底座1上設(shè)有離心式風(fēng)扇2和風(fēng)向?qū)б?，風(fēng)扇2將外界空氣由風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口4通過(guò)風(fēng)向?qū)б?吹向風(fēng)向?qū)б艹鲲L(fēng)口，風(fēng)量擴(kuò)增裝置包括密封連接座5、一對(duì)空氣射流發(fā)生器6和風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道，密封連接座5的一端與風(fēng)向?qū)б?的出風(fēng)口密封連接，在密封連接座5的另一端對(duì)稱設(shè)有一對(duì)空氣射流發(fā)生器6，空氣射流發(fā)生器6包括殼體6-1，殼體6-1內(nèi)腔為空氣積聚室6-2，在密封連接座5上設(shè)有空氣積聚室6-2的進(jìn)氣口，兩個(gè)空氣射流發(fā)生器6的殼體6-1相對(duì)應(yīng)的外立面所形成的空隙為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7，兩個(gè)外立面的一端為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口，兩個(gè)外立面的另一端為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道出風(fēng)口，風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道為出風(fēng)口寬、進(jìn)風(fēng)口窄的發(fā)散型通道，在兩個(gè)空氣射流發(fā)生器殼體的外立面分別設(shè)有與通道7相垂直的條形射流口6-3，兩個(gè)條形射流口6-3對(duì)稱設(shè)置在風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口一端，兩個(gè)條形射流口6-3設(shè)有可使所噴射的氣流朝向風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道出風(fēng)口端噴射的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。

兩個(gè)條形射流口6-3的結(jié)構(gòu)相同：包括第一導(dǎo)流曲面6-3-1和第二導(dǎo)流曲面6-3-2，第一導(dǎo)流曲面6-3-1與第二導(dǎo)流曲面6-3-2均由空氣積聚室6-2內(nèi)部向通道出風(fēng)口端方向平滑過(guò)渡至殼體6-1的外立面，兩個(gè)導(dǎo)流曲面之間的空隙形成條形射流口6-3；第一導(dǎo)流曲面6-3-1與第二導(dǎo)流曲面6-3-2為條形射流口6-3設(shè)有的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。利用科恩達(dá)效應(yīng)對(duì)兩個(gè)條形射流口所噴射的氣流進(jìn)行導(dǎo)向，減少能量損失，同時(shí)避免產(chǎn)生熱量使氣流溫度升高。

兩個(gè)條形射流口6-3的出口面積與風(fēng)扇2產(chǎn)生的風(fēng)量比值為1.129㎡：1cm³/min。

風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道進(jìn)風(fēng)口的寬度：條形射流口6-3長(zhǎng)度：風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道長(zhǎng)度＝200：7：250；第一導(dǎo)流曲面6-3-1與第二導(dǎo)流曲面6-3-2的曲率半徑為14mm。

形成空隙為風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7的兩個(gè)外立面相互對(duì)稱，條形射流口6-3位于外立面的端部，外立面由進(jìn)風(fēng)口端至出風(fēng)口端依次由擴(kuò)散面6-4和收縮面6-5組成，擴(kuò)散面6-4和收縮面6-5的長(zhǎng)度比為3:1，兩個(gè)擴(kuò)散面6-4和收縮面6-5所形成風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7的擴(kuò)散角和收縮角均為20°。

工作原理：

底座1上的離心式風(fēng)扇2，將外界空氣由風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口4通過(guò)風(fēng)向?qū)б?吹進(jìn)兩個(gè)空氣射流發(fā)生器6的空氣積聚室6-2內(nèi)，將在風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7內(nèi)，兩個(gè)條形射流口6-3將氣流由通道進(jìn)風(fēng)口端噴向通道出風(fēng)口端，它將夾帶著通道進(jìn)風(fēng)口端周邊空氣一起向前(如圖5所示)；同時(shí)通道進(jìn)風(fēng)口端前部的氣壓會(huì)降低，并導(dǎo)致更多的空氣加入以平衡氣壓。由于條形射流口6-3的射流氣體會(huì)帶動(dòng)周圍氣體，因此最后的速度相對(duì)于射流速度會(huì)小很多。在通道出風(fēng)口前端1m處整個(gè)風(fēng)區(qū)風(fēng)量將達(dá)到15倍左右，但是將本裝置布置在距熱管0.1m處，由于大部分的風(fēng)量是由風(fēng)扇后部空氣補(bǔ)充的，此時(shí)風(fēng)速～風(fēng)量轉(zhuǎn)換通道7出風(fēng)量為普通相同功率風(fēng)扇的10倍左右。利用飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)原理，離心式風(fēng)扇2將風(fēng)吹兩個(gè)空氣射流發(fā)生器6中，伴隨大氣壓力作用，風(fēng)向?qū)б苓M(jìn)風(fēng)口4處會(huì)自動(dòng)進(jìn)風(fēng)并且在大氣壓力下使進(jìn)氣速度加大，能夠兼顧其周圍元件的散熱。

理論計(jì)算：

假設(shè)最后時(shí)刻遠(yuǎn)場(chǎng)出風(fēng)穩(wěn)定，氣體為理想狀態(tài)，此刻滿足動(dòng)量守恒定律。如圖5所示各處動(dòng)量，質(zhì)量等相關(guān)物理量，

p1＝m1×vslit＝(ρ·δt·sslit·vslit)×vslit(1)

p2＝m2×v2(3)

p3＝m3×v3(4)

其中p1，p2與p3均為初始動(dòng)量,分別為條形射流口處初始動(dòng)量，后部流體初始動(dòng)量以及通風(fēng)道出口流體初始動(dòng)量。vslit為條形射流口初始速度，v2，v3分別為后部流體初始速度，周圍流體初始速度，v2＝v3＝0，因?yàn)槠涑跛俣染鶠?。sslit為條形射流口面積，m1，m2，m3分別是條形射流出口處空氣質(zhì)量，后部流體質(zhì)量，通風(fēng)道出口流體質(zhì)量，e1為條形射流出口處動(dòng)能。

流動(dòng)穩(wěn)定之后各股流體匯集成同一股流體速度為v4，根據(jù)動(dòng)量守律：

p1+p2+p3＝p1+0+0＝p4＝m4×v4＝(ρ·δt·s4·v4)×v4(5)

其中，v4為遠(yuǎn)場(chǎng)穩(wěn)定流場(chǎng)速度，ρ為空氣密度，δt為空氣運(yùn)行全路徑的時(shí)間，s4為遠(yuǎn)場(chǎng)穩(wěn)定流場(chǎng)面積，m4為遠(yuǎn)場(chǎng)穩(wěn)定流場(chǎng)空氣質(zhì)量，p4為遠(yuǎn)場(chǎng)穩(wěn)定流體動(dòng)量，e4為遠(yuǎn)場(chǎng)穩(wěn)定處動(dòng)能。

由于p1＝p4，得出：

(sslit×vslit×vslit)＝(s4×v4×v4)(7)

而vslit＞v4，根據(jù)公式(2)與(5)，(6)可以得到：

e1/e4＝vslit/v4(8)

由于vslit＞v4，說(shuō)明狹縫氣體將動(dòng)量傳遞給周圍空氣時(shí)，伴隨著能量的損失與耗散。q1與q4為質(zhì)量流量，q1為條形射流出口的質(zhì)量流量，因?yàn)樵谌~輪內(nèi)部遵循伯努利方程，因此q1同樣也等同于基座小孔處的進(jìn)風(fēng)量；q4為混合流體質(zhì)量流量，即為出風(fēng)的質(zhì)量流量。將增大倍率定義為k，其計(jì)算公式如下所示：

kq1/q4＝(ρ×sslit×vslit)/(ρ×sslit×vslit)(9)

根據(jù)公式(7)與(9)，可以得出

kq1/q4＝vslit/v4(10)。