9274

8577

كارشناسي ارشد

مكانيك-تبديل انر‍ژي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك

1393

74ص.: مصور،جدول،نمودار

ص.ع.به فارسي و انگليسي

محمدرضا سليم پور

ابراهيم شيراني

1/9/93

احمد صابونچي، علي اكبر عالم رجبي

مهندسي مكانيك

ID8577

چكيده با توجه به اينكه كوچكسازي و تجمع تجهيزات الكترونيكي گرماي بيشتري به ازاي واحد سطح توليدد مديكندد ممكدن اسدت دمداي كداري اجزاي الكترونيكي از سطح دماي مطلوب بيشتر شود از آنجاييكه عملكرد اين تجهيزات رابطه مستقيمي با دما دارد نگهداشتن آنها در سدطح دماي قابل قبول بسيار مهم است از ميان روشهاي پيشنهاد شده براي بهبود تكنولوژي خنككاري تجهيزات الكترونيكي ميكروكاندال جداذب حرارت به دليل نياز به ماده مبرد كم و ضريب انتقال حرارت باال توجه بيشتري را به خود جلب كدرده اسدت در بهيندهسدازي ميكروكاندالهدا از روشهاي مختلفي استفاده ميشود يكي از اين روشها تئوري ساختاري ميباشد هدف از پروژهي حاضر بهينهسازي چيدمان ميكروكانالهاي دايرهاي و بهينهسازي هندسي ميكروكانالهاي جاذب حرارت مدور يكاليده دو اليه و چنداليه است سيستم مطرح شده شامل حجم ثابتي است كه خنككاري در آن به وسديلهي جابجدايي اجبداري آرام انجدام مديشدود در بهينهسازي چيدمان ميكروكانالهاي دايرهاي ابعاد بهينهي ميكروكانال با استفاده از روش تقريبي تقاطع مجانبها و روش عددي به نحوي تعيين شد كه چيدمان اين ميكروكانالها بيشترين انتقال حرارت را بر واحد حجم داشته باشد سيال هوا و اخدتالف فشدار دو سدر كاندال ثابدت در ن در گرفته شد در نهايت مشخص شد كه ابعاد بهينه كانالها مستقل از شكل چيدمان است و فقط وابسته به قيد طولي و افت فشدار مديباشدد بهينده سازي هندسي ميكروكانالهاي جاذب حرارت مدور در دو حالت جريان ورودي يكطرفه و دوطرفه انجام شد هدف در بهينهسدازي هندسدي رسيدن به بيشترين رسانش گرمايي كلي بود سيال خنككن آب واختالف فشار دو سر كانال ثابت در ن ر گرفتده شدد همچندين سدطح زيدرين جاذب حرارت تحت شار حرارتي يكنواختي قرار داشت بهينهسازي براي چهار كسدر حجمدي مختلدف انجدام شدد بدراي ميكروكاندال جداذب حرارت مدور يكاليه دواليه و چنداليه ابعاد بهينه به نحوي تعيين شد كه دماي ماكزيمم سيستم حداقل شود در بررسي جريان ورودي يدك طرفه مشاهده شد كه ميكروكانال جاذب حرارت دواليه نسبت به تكاليه عملكرد بهتري در خنككاري داشته است و نيز اضدافه كدردن اليده مياني تاثير چنداني بر بهبود خنككاري ندارد با بررسي اثر دوطرفه كردن جريان سيال ورودي نتيجه شد كه ميكروكانال جاذب حرارت دواليه با جريان ورودي دوطرفه نسبت به جريان ورودي يكطرفه خنككاري بهتري را ارائه ميدهد براي ميكروكانال جداذب حدرارت چندداليده بدا جريان ورودي دوطرفه دو حالت مختلف و بررسي شد و در نهايت مشخص شد كه از ميان ميكروكانالهداي جداذب حدرارت چندداليده بدا جريان ورودي يكطرفه و دوطرفه ميكروكانال جاذب حرارت با جريان ورودي دوطرفه حالت خنككاري بهتري را ارائه داده است كلمات كليدي 3 تئوري ساختاري 2 ميكروكانال مدور چنداليه 1 جاذب حرارت 4 بهينهسازي

Constructal Design of Multi Layer Circular Micro Channel Heat Sinks Azade Frouzande a foruzande@me iut ac ir 15th September 2014 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Salimpour salimpour@cc iut ac irAbstract The fast development of computing technology has led to the miniaturization and density integration of electronic devices However this miniaturization involves more heat generation per unit area Consequently the working temperature of the electronic components may exceed the desired temperature level Since the performance of equipment has a direct relationship with its temperature it is important to keep it at an acceptable temperature level Among proposed methods to improve cooling technology of electronic equipment micro channel heat sinks have attracted more attention because of low coolant requirements and high heat transfer coefficient Different methods are used in optimizing micro channels one of which is constructal theory The purpose of the current project is optimization of an array of circular ducts and geometric optimization of single layer double layer and multi layer circular micro channel heat sinks Proposed system consists of a fixed volume which is cooled by laminar forced convection In the geometric optimization of an array of circular ducts optimal dimensions were determined using an approximate method and a numerical method so that the dimensionless heat transfer per unit volume was maximized Air was considered as the coolent fluid and the pressure difference along a unit cell was fixed It was found that the optimal size of the channel is independent of the array configuration and only depends on the length constraint and the pressure drop Geometric optimization of circular micro channel heat sinks was performed in two different conditions when air flow was entered from one side of the channel one sided entrance flow or from both sides of the channel two sided entrance flow The purpose of geometric optimization was to reach maximum overall thermal conductance Cooling fluid was considered water and the pressure difference was fixed Also length of micro channel and its volume were constant The uniform heat flux arrives at the bottom surface of micro channel heat sink Optimization was performed for four different volume fractions Optimal dimensions for single layer double layer and multi layer circular micro channel heat sinks were determined so that the maximum temperature of the system is minimized Results showed that effect of thickness ratios on maximum temperature of the system is not considerable Also extent of closing channels to each other and to the bottom surface of heat sinks depends on mechanical strength of the system and it has to be studied more Eventually it was found that a double layered micro channel heat sink had a better cooling performance than a single layer micro channel heat sink and adding a middle layer did not improve cooling performance By studying the effect of applying two sided entrance flow it was observed that double layer micro channel heat sink with two sided entrance flow has better cooling performance than a micro channel heat sink with one sided entrance flow Two different cases and for multi layer circular micro channel heat sinks were investigated Results showed that among multi layer micro channel heat sinks with one sided and two sided entrance flow micro channel heat sink with two sided entrance flow case provides the best cooling performance Key wordsConstructal theory Multi layer circular micro channel Heat sink Optimization

محمدرضا سليم پور

ابراهيم شيراني

احمد صابونچي، علي اكبر عالم رجبي