بررسی عددی تاثیر الگوی هندسی میکروکانال بر جریان و انتقال حرارت به منظور خنک کاری الکترونیکی

با پیشرفت صنعت الکترونیک در دهه های گذشته و نیاز برای تراشه های کوچکتر و سریعتر در دستگاه های الکترونیکی، چگونگی خنک کاری این دستگاه ها نیز همواره مورد توجه بوده است. به منظور بهبود میزان کارایی حرارتی سامانه های خنک کاری الکترونیکی، امروزه، سامانه های مایع خنک1 به هوا خنک2 ترجیح داده میشوند. در سامانه های مایع خنک، شکل هندسی مسیر جریان در میکروکانالها، میتواند تاثیر قابل توجهی بر کارایی حرارتی و هیدرودینامیکی آنها داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از شبیه سازی عددی به کمک نرم افزار فلوینت3 و با به کار گیری روش حجم محدود4، معادلات حالت دایم سه بعدی حاکم بر مساله، برای ارزیابی تاثیر هندسه موجی مسیر جریان بر کارایی گرمایی و هیدرولیکی میکروکانال حل شده است. با توجه به نمونه های تجاری شده چاه های حرارتی میکروکانالی5، که در آنها آب خالص به عنوان سیال خنک کن مورد استفاده قرار گرفته است، در این تحقیق نیز، آب خالص به عنوان سیال کاری انتخاب شده است. اعتبارسنجی روش حل، با حل مساله نمونه برای میکروکانال موجی و مقایسه آن با داده های معتبر انجام شده است. کارایی میکروکانال موجی، با استفاده از ارایه نمودار تغییرات عدد ناسلت و ضریب اصطکاک و مقایسه آنها با میکروکانال مستقیم، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاصل از حل مساله، نشان می دهد میزان افزایش عدد ناسلت برای میکروکانال موجی، از میزان افزایش ضریب اصطکاک بیشتر بوده و با افزایش دامنه الگوی موجی، مقدار این افزایش بیشتر شده است. ایجاد جریان ثانویه6 که منجر به اختلاط سیال و افزایش انتقال حرارت جابجایی بین دیواره و سیال میشود، عملکرد بهتر این میکروکانالها در خنک کاری را، توجیه میکند.

کلیدواژه ها:

میکروکانال موجی ، چاه حرارتی میکروکانالی ، خنک کاری الکترونیکی ، ریز تراشه الکترونیکی ، جریان ثانویه