Tek yongalı elektronik cihazların laminer ve türbülanslı akışta soğutulmalarının analizi
Bu çalışmada elektronik sistemlerin soğutulması hakkında kısaca bilgi verildikten sonra iki paralel levhadan alttaki üzerine monte edilmiş ve elektronik bir yongayı simüle eden tek bir blok üzerinden akış ve sıcaklık dağılımı hesaplamalı olarak analiz edilip blok yüzeyindeki yerel ısı transfer katsayıları hesaplanmıştır. Analizler, Laminar durum için Re=74O-185O,Türbülanslı durum için Re=1850-3700 aralığında yapılmıştır. Hesaplamalarda geometrik faktörler sabit tutulmuş ve blok üzerinde 250 W/m2 lik sabit ısı akısı kabul edilmiştir. Akışkan özelliklerinin sıcaklıkla değişimi ve kaldırma kuvveti etkileri göz önüne alınmıştır. Reynolds sayısının artmasıyla ısı taşınım katsayısı artmaktadır. Maksimum sıcaklık blok arka yüzü dibinde oluşmaktadır. Maksimum ısı transfer katsayısı her durum için blok ön üst köşesinde oluşmaktadır. Blok arkasındaki yeniden birleşme uzunluklarının, türbülanslı akış durumunda laminer akış durumuna göre daha kısa olduğu görülmüştür.
In this study, firstly brief information about the cooling of electronic systems is introduced and then velocity and temperature distribution in the flow over surface mounted block simulated single chip electronic module ana analyzed computationally. Finally, local convective heat transfer coefficients are determined for block surfaces. Computations are performed in the Reynolds number range of 740-1850 for laminar case and 1850-3700 for turbulent case. In computations geometrical factors are fixed and 250 W/m2 constant heat flux over the block surface is assumed. Variation of fluid properties with temperature and buoyancy effect are considered. Local heat transfer coefficient increases with increasing Reynolds number. Maximum temperature occurs at the bottom corner of the back side of the block. Maximum heat transfer coefficients are obtained at the front corner of top surface of the block for each cases. Reattachment length at the downstream of the block in the turbulent case is shorter than the laminer case.
___
1. Çengel, Y.A., Heat Transfer-A Practical Approach (2nd Ed.), The McGraw-Hill Companies Inc. USA, 932 p., 2003.2. Davalath, J. and Bayazýtoðlu, Y., Forced Convection Cooling Across Rectangular Blocks, Trans. of the ASME J. of Heat Transfer, 109, 321-328, 1987.
3. Can, M. and Pulat, E., Cooling of Electronic Systems by Impinging Air Jets, Cooling of Electronic Systems (Eds. S.Kakaç, H.Yüncü, K.Hijikata)-NATO ASI Series, Serie E:Applied Sciences, Kluwer Academic Publishers, 258, 339- 359, 1994.
4. Poulikakos, D. and Wietrzak, A., Cooling of Microelectronic Sensor by Turbulent Forced Convection, Cooling of Electronic Systems (Eds. S.Kakaç, H.Yüncü, K.Hijikata)-NATO ASI Series, Serie E:Applied Sciences, Kluwer Academic Publishers, 203-224, 1994.
5. Igarashi, T. and Takasaki H., Fluid Flow and Heat Transfer Around A Rectangular Block Fixed on a Flat Plate Laminar Boundary Layer, Proc. of the ASME/JSME Thermal Engineering, Book No.H0933A, pp.295-302, 1995.
6. Zahn, B.A., Stout, R.P. and Billings, D., A Thermal Comparative Study of a Ceramic Dual In-Line Pressed Microelectronics Package Using Both Computational Fluid Dynamics and Solid Modelling Techniques on the ANSYS Finite Element Analysis System, ANSYS Conference Proceedings, II, pp.371-380, 1996.
7. Zhao, C.Y. and Lu, T.J., Analysis of Microchannel Heat Sinks for Electronics Cooling, International Journal of Heat and Mass Transfer, 45, 4857-4869, 2002.
8. Abboud, J.B., Heat Transfer Investigation of Microelectronic Equipment Using Finite Element Modelling Techniques, PhD Thesis, University of Bath, 298 p., 1987.
9. Sözbir, N., Sözbir, M., Ekmekçi, İ., Saraç, H.İ. ve Çallı, İ., Elektronik Sistemlerin Isı Taşınımı İle Soğutulması, ULIBTK'97-11. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi Bildiriler Kitabı, Edirne, 546-555, 1997.
10. Pulat, E., Mikroelektronik Devre Elemanlarının Zorlanmış Taşınımla Soğutulmasının Simülasyonu, Doktora Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997.
11. Igarashi, T. and Takasaki H., "Fluid Flow Around Three Regtangular Bloks in a Flat-Plate Laminer Boundary Layer" Experimental Heat Transfer, Vol.5, 17-31, 1992.
12. Morris G. K. And Garimella S. V., "Thermal Wake Downstream of a Three Dimensional Obstacle" Experimental Thermal and Fluid Science, 12-1, 65-74,1996.
- ISSN: 1300-3402
- Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
- Başlangıç: 1957
- Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler
Bir benzin motoru çevrim analizinin matematiksel modellemesi
Enver YILDIZ, Selçuk ARSLAN, ALİ AYBEK
Ömer CİVALEK, HİKMET HÜSEYİN ÇATAL
Tek yongalı elektronik cihazların laminer ve türbülanslı akışta soğutulmalarının analizi
AKIN BURAK ETEMOĞLU, Mustafa Kemal İŞMAN, ERHAN PULAT, Muhiddin CAN