它如何运作​

边界层是什么,它对性能有什么影响

边界层是什么,它对性能有什么影响
纹影拍摄技术拍摄的人体热边界层,边界层以亮黄色区域的形式出现在手的周围。

什么是流体?
流体是一种物质,例如液体、气体(包括空气),能够流动并在受到力时改变其形状。
边界层
边界层是流体在物体表面流动时,沿物体的表面形成的一层薄薄的流体层。从你的手到用于冷却电子设备的散热器表面,每一个表面都被边界层所包围。在电子设备中,边界层会在热表面形成一层绝缘的空气分子毯,阻碍散热。这使得从设备中移除热量变得困难。当您的设备变热且无法充分冷却时,操作系统会设计为降低处理器的性能以保护设备,但这会降低其性能。
降频
降频是一种保护机制,旨在防止过热和处理器损坏。它会将您的设备性能降低到远低于其实际能力的水平 - 可以保护您的设备,但会让用户因性能低下和运行缓慢而感到沮丧。
如何克服边界层以实现更有效的传热
如何克服边界层以实现更有效的传热是一个更复杂的问题......
在流体力学中,边界层是紧贴物体表面的薄薄的流体(包括空气)层,是由沿表面流动的流体(或空气)形成的。流体与壁面的相互作用遵循无滑移边界条件(意味着壁面速度为零)。然后,流速随着离开表面而增加,直到返回到主体流速。尚未恢复到主体流速的那层流体薄层称为速度边界层。

那么这意味着什么?

基本上,空气越靠近固体表面,其运动速度就越慢。

当风扇产生气流经过热表面时,只有直接接触热表面的缓慢流动空气会迅速被热饱和,但是远离热表面移动更快速的气流大部分并不会吸收热量,严重限制了散热片和鳍片的散热效果。

当然,你能在散热片上的散热面积越大越好,因为那去除更多的热量,但是热量传递到散热片表面的气流速率总是有限的。

然而,如果空气以高速脉冲喷射的方式垂直冲击表面,它会消除绝缘空气层的边界层,使得冲击表面的所有空气都完全饱和热量,从而显著增加了散热。

这正是 AirJet 的工作原理。

AirJet的创新设计采用振动压电膜片,这些薄膜将空气以极高的速度通过芯片輸送 - 高达惊人的 200 公里/小时(124.3 英里/小时)。空气被吸入芯片,然后通过 AirJet 上部类似于淋浴喷头的微小孔隙被强制排出,从而形成快速脉冲的高速气流。 这些气流随后穿过芯片内部一个极其薄的 300 微米间隙,并垂直冲击到构成 AirJet 底座的铜质散热片上。 脉冲气流会破坏通常阻碍热传递的空气边界层。 这个破坏边界层的过程能够实现极高的热传递效率。

随着边界层的消失,热量可以轻松地被 AirJet 内部空气吸收,使其完全饱和。 然后,这些充满热量的空气会通过 AirJet 芯片的侧面出口完全排出。

下图显示了空气如何进入 AirJet,如何生成脉冲气流,如何消除边界层可高效热传递,以及如何通过侧面出口喷嘴排出热空气。 AirJet 所利用热学定律的方式以前是无法实现的,这得益于芯片强大的背压。

  1. 凉爽的环境空气通过一个防尘过滤器被吸入AirJet芯片中。
  2. 振动的压电膜片将空气吸入设备,并以高达200公里/小时的速度通过下方的微小孔隙向下推送,形成脉冲的气流喷射。
  3. 然后,这些脉冲气流垂直喷射冲击到热铜散热片上,破坏了通常阻止热传递的空气边界层,从而实现了AirJet极高的热传递效率。
  4. 最后,AirJet芯片通过侧面的出口喷孔排出饱和热气。

什么是系统阻力?
系统阻力是指空气流经密闭空间(例如超薄电子设备内部)时遇到的摩擦力。系统阻力越高,则需要更高的背压(也称为静压)才能产生足够的吸力,以克服阻力并使空气通过狭小的密闭空间。AirJet以其卓越的1750帕背压,来确保在紧凑的封闭空间中克服系统阻力,实现最佳性能。

使用世界上首款固态主动散热芯片AirJet这种创新的主动散热方案,为超薄外形尺寸的性能提升开辟了新机会。为了满足制造商对超薄笔记本电脑主动散热的需求,Frore Systems开发了一种使用 AirJet 的创新方法,使笔记本电脑能够在薄至 9.5 毫米(0.374 英寸)的情况下实现主动散热。在此了解更多有关 AirJet 及其在超薄笔记本电脑中的应用的信息。

发布日期:
December 5, 2023
April 3, 2024

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