在一些工业领域中,如配注器的传输的控制系统,被布置在狭小紧致的空间中,这就对芯片的散热提出了比较高的要求。随着科技日新月异的快速发展,芯片晶元体积被设计和加工的越来越小,芯片运算速度也越来越快,功率也相应越来越高,随之产生的热量也就越来越多,芯片长时间工作时,持续产生热量,累积的温度越来越高,若芯片温度无法降低,会对芯片的寿命产生影响。针对配注器中控制芯片的散热要求,本文设计一种适用于紧致空间中的冲击型水冷芯片仿生散热器,通过仿真模拟与实验的结合,研究流体在散热器中的流动和换热性能,并结合仿生学理论,对散热器的结构进行改进,为应用在特殊场合的芯片散热器提供了新方法。首先,针对散热器在配注器的安装空间要求,以及配注器通水的特性,基于流体力学与传热学的基本理论,设计两种不同结构的冲击型水冷芯片散热器,给出具体的尺寸参数,分析两者流场特性。其次,利用ANSYSFluent对两种模型从热流两方面进行详细的对比。在相同的边界条件下,分析和比较两种散热器压力损失,压力损失与两者的能耗有关,但也关系着散热器的散热能力;同时无量纲的努塞尔数的大小,被用来衡量两种散热器的散热能力;最后从直观上芯片表面温度来比较两种散热器性能的强弱;选出最优的散热方案。再次,为得到散热器的最佳的尺寸,利用ANSYS Workbench对散热器进行详细的热场、流场模拟,得到反映流场热流特性的具体参数;并利用ANSYS Workbench平台下的快速优化模块,得出最佳散热性能下散热器的尺寸参数和流体流速值,进而得到在最佳参数下的流场热流特性;搭建实验系统,对模拟仿真的结果进行验证和比较。最后,基于仿生学理论,利用仿生相似度原理对仿生叶脉分形理论进行验证,理论上证明对散热器进行仿生设计改进的可行性。通过对改进后的散热器模型进行仿真模拟和实验的验证,改进后散热器模型对芯片的散热能力得到提高;表明了借鉴生物模型对散热器的改进是有益的;基于ISIGHT优化软件,对仿生改进后的尺寸进行优化,得到更加合理的尺寸参数,散热器的散热性能进一步得到提高。