شبيه سازي تاثير طول نسبي ميكروپين فين هاي شش ضلعي بر عملكرد چاه حرارتي ميكروكانال

imulation of the hexagonal micro-pin fin relative length effect on microchannel heat sink performance

خنك‌كاري كارآمد براي كاهش دماي تراشه هاي الكترونيكي، به منظور جلوگيري از كاهش دقت عملكرد و افزايش طول عمر، حياتي است. در اين مطالعه عددي به بررسي عملكرد چاه حرارتي ميكروكانال جهت خنك كاري الكترونيكي مي پردازيم. بدين منظور ميكروپين هاي شش ضلعي جهت افزايش انتقال حرارت استفاده شده است. با ثابت بودن طول ميكروكانال، كاهش طول ميكروپين فين موجب افزايش تعداد آن مي شود. تحليل مقايسه اي بين پنج چاه حرارتي با نسبت طول ضلع جانبي به ضلع مايل ۰/۲۵، ۰/۶۷، ۱، ۲/۳۳ و ۴ انجام شده است. از مس به عنوان ماده سازنده ميكروكانال و سيال آب تك فاز به عنوان خنك كننده در محدوده رينولدز ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ استفاده شده است. شار حرارتي ۵۰۰ كيلووات بر مترمربع نيز به كف ميكروكانال اعمال مي شود. نتايج تاكيد مي كند كه كاهش طول نسبي ميكروپين فين و در نتيجه افزايش تعداد آن، به دليل شكست مداوم لايه مرزي حرارتي، عملكرد حرارتي را به صورت چشمگيري افزايش مي دهد. هم چنين موجب افزايش نيروي درگ فشاري وارد بر ميكروپين فين ها و در نتيجه افزايش افت فشار خواهد شد. به طور كلي طول نسبي 1 براي ميكروپين فين ها معيار عملكرد حرارتي مناسبي را نسبت به ساير حالت هاي مورد بررسي نشان داد.

Efficient cooling is critical to reduce the temperature of electronic chips, in order to prevent the decrease in operating accuracy and increase lifetime. In this numerical study, we investigate the performance of microchannel heat sinks for electronic cooling. For this purpose, hexagonal micro-pin fin have been used to increase the heat transfer. At a constant microchannel length, decreasing the micro-pin fin length increases its number. Comparative analysis was performed between five thermal wells with the ratio of lateral side length to oblique side 0.25, 0.67, 1, 2.33 and 4. Copper has been used as the microchannel material and single-phase water fluid as the coolant in the Reynolds range from 400 to 1000. A heat flux of 500 kW/m2 is also applied to the microchannel bottom. The results emphasize that reducing the relative length of the micropin fin and thus increasing its number, due to the continuous breakdown of the thermal boundary layer, significantly increases the thermal performance. It will also increase the pressure drag force on the micropin fins and increase the pressure drop. In general, the relative length of 1 for micr-opin fins showed a good thermal performance factor compared to the other conditions studied.