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211、985硕士，职场15年+
从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作，涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域
涵盖新能源车载与非车载系统、医疗设备软硬件、智能工厂等业务，带领团队进行多个0-1的产品开发，并推广到多个企业客户现场落地实施。
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之前我们分享了关于液冷板制造工艺及其热流仿真分析指南
介绍了水冷板的材料选型、加工以及焊接方法等内容，今天这篇文章给大家分享关于水冷板的设计开发内容，希望对大家有帮助。
在这之前，我们先看看国内外在叶脉冷泵方面的技术研究进展。
国内，例如某米手机散热的仿生设计，设计原理类似植物叶片，为冷液传导打开定向高速通道，导热性能比VC提升100%。
之前我们有篇文章里面有介绍，冰封循环冷泵系统，其中就有这一个环节。
小米手机散热设计：冰封循环冷泵系统
图片来源于网络
近些年，旗舰手机的主要散热结构，从石墨、热管到 VC 液冷均热板，导热性能提升的同时，散热面积也在逐渐增大。
但由于 VC 的特殊结构，随着面积的增加边际效益日益凸显，回水能力不足，烧干失效的问题直接制约了散热性能的发挥。
VC 均热板内部是近似真空腔体，热端液体气化吸收热量，飘浮到冷端凝结成液体释放热量，在毛细作用下回流到热端，通过气液转换这一循环往复的方式快速进行热传导。
但VC内部的毛细结构，通常为类似纱窗的Mesh 网，回流相对无序，就像没有红绿灯的路口，通过效率十分低下容易造成回水能力不足，烧干失效的问题。
图片来源于网络
说白了就是之前的VC散热虽然面积大，但是制冷的速度比较慢，主要原因是渗透的很慢，仿生的设计，液冷快速有规律的通过，带走热量。
图片来源：现场发布会
国外的这篇文章里面也提到过，叶状静脉是高效泵的关键。
https://physics.aps.org/articles/v12/102
这项新技术可以在微流体泵中得到广泛应用，这些泵可以产生非常稳定的流量，并且不需要任何电源。一种应用可能是在泵中推动高粘度流体，如血液，通过诊断设备。制造这种泵的技术很简单，不需要特殊的设备。
其实，早在十年前，做新能源项目时，我们就有相关技术的应用。
可能很多厂家，做的水道是这样的，如下图所示，对于常规的热源分布，以及稍低功率密度、低环境温度等工况下，是可以满足设计目标的。
但是，因PCB板设计、结构空间尺寸受限等条件，导致一些大块热源分布不均的情况，这种设计可能就不能满足要求。
所以在做此类项目的系统热设计时，我们会结合热源分布、PCB layout设计、结构空间尺寸等条件，在水道设计上做一些特殊处理，比如下设计图所示，
这种设计方式，在之前一篇文章中有提到，电子设备中应用的冷板制造技术
对于竞品也做过分析，比如尼桑的这款车载充电机模块内部水道设计图（实物拆解）
与之紧密关联的，还有密封设计，感兴趣的可以查看之前的一篇文章，里面有关于密封设计的改良方法。
新能源车载系统模块结构与热设计（IP67可靠性改良方法）
仿真对比分析
基于Flotherm12.2，进水流量6L/min，进水温度45℃，环境温度60℃，同样的进出水口大小，水道直径相同，base厚度8mm，热源尺寸20*10*3mm，损耗200W。
case1：铜管，内径等效6mm的正方形截面；
模型2：水槽内为6mm的正方形截面，增加一些细小结构，水道形状和1保持一致；
模型3：水槽内为6mm的正方形截面，在热源下方水道结构参考叶脉冷泵，如下图所示，
对以上三种情况的水冷结构设计情况，进行热仿真分析，结果如下，
流道截面的流速云图如上图所示，可以看出case3在热源底部部分的水道流速很大。
case3 水道细节（Flotherm也可以有漂亮的效果）
根据三种情况的仿真对比结果，可以看出，方案3的效果比较好，但是压差会高一个数量级以上，所以会导致所需的循环水泵性能要更高。
仿真的源文件，已上传知识库，VIP可直接访问获取，其他感兴趣的可关注公众号后，发送“水冷板对比”，自行领取。
就目前，此项目这三种对比结果，给大家做水道方案设计时，提供一种思路，如果因为改善几度，导致成本过高可能也得不偿失， 得根据实际项目情况，辩证的来优化设计方案。
整个水冷循环系统，包括水冷头，外部循环动力系统等，后期抽时间，我们再整体介绍，如果有相关工程师或供应商，想介绍自家产品的，可以后台联系我。
结构热设计是一门综合性的学科，需要考虑很多因素，除了结构空间尺寸、可靠性，散热效率，电子，layout布局，材料选型，还得考虑加工工艺复杂度，量产可行性以及生产成本等。
与之相关的还有金属3D打印等技术，我们后续花时间分享，敬请关注。
