14416

13027

تبديل انرژي

1397

دوازده، 67ص.: مصور، جدول، نمودار

محمدرضا سليم پور، محمدرضا توكلي

ابراهيم شيراني

محمود اشرفي زاده، احمد سوهانكار اصفهاني

1397/12/08

مكانيك

1397/12/13

ID13027

1 چکیده با توجه به توسعه تجهيزات الكترونيكی با سرعت بسيار زیاد و همچنين افزایش شار حرارتی توليدی قطعات الكترونيكی نياز به خنک کاری آنها برای نگهداشتن دمای قطعات در محدوده دمای مجاز کاری بسيار حائز اهميت است روشهای خنک کاری قبلی برای چنين نيازی امروزه نمیتواند پاسخگو باشد درنتيجه محققان به دنبال روشهای خنک کاری جدید با بازده باال و بهبود این روشها نسبت به روشهای قبلی بودهاند روش خنک کاری با ميكروکانال جاذب حرارت به دليل داشتن انتقال حرارت جابجایی باال و نياز به ماده مبرد کم بسيار مورد توجه قرار گرفت در سالهای اخير خنک کاری تجهيزات الكترونيكی با ميكروکانال جاذب حرارت و همچنين بهينه کردن این کانال بهمنظور باال بردن کارایی و عملكرد حرارتی آنها مورد توجه میباشد در پروژه حاضر هدف بهينهسازی هندسی ميكروکانال جاذب حرارت مستطيلی با پره Y شكل در وسط ميكروکانال بهمنظور کمينه کردن دمای بيشينه ميكروکانال میباشد در کار حاضر حل عددی سهبعدی برای جریان جابجایی اجباری آرام در داخل ميكروکانال و با سيال خنککن آب بهمنظور بهينه کردن هفت درجه آزادی تعریفشده در پروژه انجام شده است بهينهسازی تحت قيودی مانند حجم کل ميكروکانال و حجم جامد ثابت انجام شده است اختالف فشار دو سر کانال ثابت در نظر گرفته شده است سطح زیرین ميكروکانال جاذب حرارت تحت شار حرارتی یكنواختی میباشد برای بهينهسازی هندسی ميكروکانالها از روشهای گوناگونی استفاده میشود که یكی از این روشها تئوری ساختاری میباشد در ابتدا مقدمهای راجع به ميكروکانالها و همچنين تئوری ساختاری آورده میشود سپس درجات آزادی تعریفشده در پروژه بهينهسازی شده و نتایج بهينهسازی بهتفصيل آورده میشود پس از بهينهسازی هندسی ميكروکانال جاذب حرارت با پره Y شكل و مقایسه آن با حالت پيش از بهينهسازی شاهد کاهش دمای بيشينه به ميزان 5 6 درجه سانتیگراد هستيم و این ميزان کاهش در دمای بيشينه در این ابعاد بسيار اهميت دارد و موجب افزایش عملكرد حرارتی میشود در ادامه نيز پره Y شكل با یک پره متخلخل در ميكروکانال جاذب حرارت بهينهشده جایگزین شده و نتایج حرارتی حاصل از حل عددی با پره متخلخل با پره غيرمتخلخل در ميكروکانال با ابعاد بهينهشده هندسی مقایسه گردیدهاند نتایج نشان داد پره غيرمتخلخل در این ميكروکانال جاذب حرارت با ابعاد بهينه نسبت به پره متخلخل موجب دمای بيشينه کمتری میشود کلمات کلیدی 1 تئوری ساختاری 2 ميكروکانال با پره Y شكل 3 جاذب حرارت 4 بهينهسازی 5 پره متخلخل

65Optimization of a three segmental double layer Microchannel Heat Sink Fatemeh massah f massah@me iut ac ir Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Salimpour Salimpour@cc iut ac ir Mohammad Reza Tavakoli mrtavak@cc iut ac irAbstractFast development of electronic components and as a result increase of the heat fluxgenerated by them creates a need for an effective approach for cooling the electronic units The previous cooling approaches do not respond to this increasing need of heat removal Researchers are investigating new efficient ways to remove more heat from electroniccomponents Microchannels heat sinks have received lots of attention due to their high heattransfer rate and the fact that they need a small amount of cooling liquid The aim of thiswork is to geometrically optimize the rectangular microchannel with a Y shaped fin in thecenter of the microchannel to decrease its maximum temperature To this end a 3Dsimulation of forced laminar flow in a microchannel equipped with a Y shaped fin at itscenter has been performed Water has been considered as the coolant Seven degrees offreedom have been considered in optimization process Moreover the optimization has beendone under two constrains namely constant microchannel overall volume and microchannelsolid volume The pressure difference over the microchannel has been set fixed as well Themicrochannel substrate receives uniform heat flux along the channel In this project theconstructal theory has been invoked to reach the optimization Initially an introduction tomicrochannels and constructal theory is presented then the seven degrees of freedom havebeen defined optimized and then the results have been discussed The results show that afteroptimization the maximum temperature of the microchannel heat sink has been decreasedup to 6 5 degree Celsius compared to the initial microchannel Lastly a porous medium hasbeen used as the constituting material of the Y shaped fin in the optimized microchannelheat sink where the results showed that the microchannel heat sink with porous fin has aninferior performance comparing to the microchannel heat sink invoking a non porous Y shaped fin KeywordsConstructal theory Microchannel heat sink Double layer Y shaped fin Optimization Porous media

محمدرضا سليم پور، محمدرضا توكلي

ابراهيم شيراني

محمود اشرفي زاده، احمد سوهانكار اصفهاني