The natural convection heat transfe

The natural convection heat transfer from extended surfaces is, so far, the primary method of electronics cooling. With finned surfaces in air and natural convection, it is possible to manage a thermal power of 0.1 W/cm2 with a temperature difference of ΔT = 80°C [1, 2]. Cooling techniques based only on natural convection are of particular interest in all those situations where demands for miniaturization and low noise are dominant, and it is also a simple, reliable and low cost. The study has been started analyzing the buoyancy induced heat transfer for an heat sink, commercially available, made by two aluminum horizontal rectangular thick fins per side positioned on a wide horizontal base plate. The time evolution of natural convection flow in the heating phase of the structure starting from t = 0 (cold) to the development of the steady state has been investigated. The visualization of the buoyancy flow for the structure was implemented numerically by developing a computational fluid dynamics (CFD) model. The numerical solution of the problem was carried out by the discretization of the space in analysis. The mesh used were optimized according to an hexa unstructured structure, with a maximum size along the three axes fixed in 0.0075 m, 0.015 m, 0.01 m and a maximum spacing of 149.8 10-6 m. The post-processing tolerance has been set in 10-4. The time discretization for the transient analysis was 0.001 s (time step) and 20 iterations for each time step, in order to perform a transient analysis. The convergence criteria imposed (residues) for transient analysis were 0.001 for the flow and 1×10-7 for energy. Each solution reached convergence with an average time of about 13 days. With a thermal load of 1 W localized in the middle of the base plate the temperature observed for the hot spot at the steady state in the commercial configuration was 60.8°C. To enhance the readability of the extens- on of the stagnation areas of overheated flow in convective motion some appropriate numerical probes were positioned. The CFD model was also developed to monitor the evolution of the boundary layer, highlighting, in the volume surrounding the heat sink, the time evolution of the low-speed flow recirculation areas. It was observed that the commercial heat sink presents a lower speed level of flow recirculation in the region between the vertical profiles in the side channels, as well as an extensive central area of stagnation. It was also studied the effect of the heat sink geometry rotation on the natural convection heat transfer. Keeping constant the structure of the heatsink in this work were investigated the effects connected with the simple rotation of the geometry and the expected increase of the heat exchange due to this choice We suppose a vertical rotation of 90 deg to match the natural buoyancy flow direction. The proposed configuration leads to a significant improved performances. The geometry rotation allows a better flow recirculation speed. Stagnation areas are quite disappeared. In this way it is possible to reach a steady state conditions in a shorter time and lower (51.2 °C) operating temperatures for the hot spot of the system.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การถ่ายโอนความร้อนการพาความร้อนตามธรรมชาติจากพื้นผิวที่ขยายได้ ฉะนี้ วิธีการทำความเย็นอิเล็กทรอนิกส์หลัก มีครีบพื้นอากาศและการพาความร้อนตามธรรมชาติ เป็นไปได้การจัดการพลังงานความร้อนของ 0.1 W/cm2 มีความแตกต่างอุณหภูมิของ ΔT = 80° C [1, 2] เทคนิคการระบายความร้อนจากการพาความร้อนตามธรรมชาติที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ทั้งหมดเหล่านั้นที่ความต้องการสำหรับ miniaturization และสัญญาณรบกวนต่ำโดดเด่น และก็ยังง่าย เชื่อถือได้ และต้นทุนต่ำ การศึกษาได้เริ่มต้นการวิเคราะห์การถ่ายโอนความร้อนลอยตัวเหนี่ยวนำสำหรับการระบายความร้อน จำหน่าย ทำ โดยสองอลูมิเนียมแนวนอนสี่เหลี่ยมหนาครีบข้างที่วางบนจานฐานกว้างแนวนอน เวลาวิวัฒนาการของกระแสการพาความร้อนตามธรรมชาติในขั้นตอนการทำความร้อนของโครงสร้างเริ่มต้น t = 0 (เย็น) เพื่อการพัฒนามั่นคงของรัฐได้รับการตรวจสอบ ภาพแสดงการไหลลอยตัวสำหรับโครงสร้างถูกนำมาใช้ตัวเลข โดยการพัฒนาแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) การแก้ปัญหาเชิงตัวเลขของปัญหาได้ดำเนินการ โดย discretization พื้นที่วิเคราะห์ ตาข่ายที่ใช้ได้เหมาะตามเฮกซ่ามีโครงสร้างที่ไม่มีโครงสร้าง ขนาดสูงสุดตามสามแกนถาวรใน 0.0075 m, 0.015 m, 0.01 เมตร และมีระยะห่างสูงสุดของ 149.8 10-6 m มีการตั้งค่าเผื่อการประมวลผลใน 10-4 Discretization เวลาสำหรับการวิเคราะห์ชั่วคราวคือ 0.001 s (ขั้นตอนเวลา) และ 20 การวนซ้ำสำหรับแต่ละขั้นตอนเวลา เพื่อทำการวิเคราะห์แบบชั่วคราว บรรจบกันเกณฑ์กำหนด (ตกค้าง) สำหรับการวิเคราะห์ชั่วคราวถูก 1 × 10-7 และ 0.001 สำหรับการไหลของพลังงาน วิธีการแก้ไขปัญหาแต่ละถึงบรรจบกันกับเวลาโดยเฉลี่ยประมาณ 13 วัน โหลดความร้อน 1 W แปลตรงกลางแผ่นฐานอุณหภูมิสังเกตจุดร้อนที่มั่นคงของรัฐในการกำหนดค่าเชิงพาณิชย์ได้ 60.8 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการอ่านของ extens ในพื้นที่ซบเซาของจัดกระแสการพาเคลื่อน หัวบางตัวเลขเหมาะสมถูกตำแหน่ง แบบจำลอง CFD ยังพัฒนาตรวจสอบวิวัฒนาการของชั้นขอบเขต เน้น เสียงรอบข้างระบายความร้อน วิวัฒนาการเวลาพื้นที่ความเร็วต่ำไหลเวียน มันเป็นที่สังเกตว่า ระบายความร้อนเชิงพาณิชย์นำเสนอระดับความเร็วของการไหลเวียนในภูมิภาคระหว่างแนวตั้งส่วนกำหนดค่าในช่องด้านข้าง เป็นพื้นที่กลางครอบซบเซา ทั้งยังเป็นศึกษาผลของการหมุนเรขาคณิตระบายความร้อนในการถ่ายโอนความร้อนการพาความร้อนตามธรรมชาติ รักษาค่าคงที่โครงสร้างของครีบระบายความร้อนในงานนี้ได้ตรวจสอบผลกระทบที่เชื่อมโยงกับการหมุนที่เรียบง่ายของรูปทรงเรขาคณิต และการเพิ่มที่คาดไว้ของการแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากทางเลือกนี้เราสมมติว่า การหมุนในแนวตั้ง 90 องศาให้ตรงกับทิศทางไหลลอยตัวตามธรรมชาติ การกำหนดค่าที่นำเสนอที่นำไปสู่การแสดงดีขึ้นที่สำคัญ การหมุนรูปทรงเรขาคณิตช่วยให้ความเร็วการไหลเวียนกระแสดีกว่า พื้นที่ซบเซาจะค่อนข้างหายไป วิธีนี้ ได้ไปถึงมั่นคงของรัฐเงื่อนไข ในเวลาสั้นลง และต่ำกว่า (51.2 ° C) อุณหภูมิสำหรับจุดร้อนของระบบการทำงาน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การถ่ายโอนการพาความร้อนจากพื้นผิวธรรมชาติขยายเพื่อให้ห่างไกลวิธีการหลักของการทำความเย็นเครื่องใช้ไฟฟ้า ที่มีพื้นผิวครีบในอากาศและการพาความร้อนตามธรรมชาติก็เป็นไปได้ในการจัดการพลังงานความร้อน 0.1 W / cm2 กับความแตกต่างของอุณหภูมิΔT = 80 ° C [1, 2] เทคนิคการใช้เฉพาะในการพาความร้อนธรรมชาติคูลลิ่งเป็นที่สนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทุกสถานการณ์ที่เรียกร้องให้ miniaturization และมีเสียงรบกวนต่ำเป็นที่โดดเด่นและยังเป็นวิธีที่ง่ายและเชื่อถือได้และค่าใช้จ่ายต่ำ การศึกษาได้เริ่มต้นการวิเคราะห์พยุงเหนี่ยวนำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนสำหรับระบายความร้อนที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์ที่ทำโดยสองอลูมิเนียมแนวนอนครีบหนาสี่เหลี่ยมต่อข้างวางอยู่บนแผ่นฐานกว้างในแนวนอน วิวัฒนาการเวลาของการไหลหมุนเวียนตามธรรมชาติในขั้นตอนการทำความร้อนของโครงสร้างที่เริ่มต้นจาก T = 0 (เย็น) เพื่อการพัฒนาของความมั่นคงของรัฐได้รับการตรวจสอบ สร้างภาพของการไหลของทุ่นลอยน้ำสำหรับโครงสร้างถูกนำมาใช้ตัวเลขโดยการพัฒนาการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) รุ่น แก้ปัญหาเชิงตัวเลขของปัญหาได้ดำเนินการโดยไม่ต่อเนื่องของพื้นที่ในการวิเคราะห์ ตาข่ายใช้ถูกปรับให้เหมาะสมตามโครงสร้างที่ไม่มีโครงสร้าง Hexa ที่มีขนาดสูงสุดตามสามแกนแก้ไขใน 0.0075 เมตร 0.015 เมตร 0.01 เมตรและระยะห่างสูงสุด 149.8 10-6 เมตร ความอดทนการโพสต์ที่ได้รับการตั้งอยู่ใน 10-4 ต่อเนื่องเวลาสำหรับการวิเคราะห์ชั่วคราวเป็น 0.001 วินาที (ขั้นตอนเวลา) และ 20 ซ้ำสำหรับแต่ละขั้นตอนเวลาในการที่จะดำเนินการวิเคราะห์ชั่วคราว บรรจบเกณฑ์ที่กำหนด (ตกค้าง) สำหรับการวิเคราะห์ชั่วคราวเป็น 0.001 สำหรับการไหลและ 1 × 10-7 สำหรับพลังงาน วิธีการแก้ปัญหาแต่ละคนถึงบรรจบกับเวลาเฉลี่ยประมาณ 13 วัน กับภาระความร้อนของ 1 W ท้องถิ่นในช่วงกลางของแผ่นฐานอุณหภูมิสังเกตจุดร้อนที่มั่นคงของรัฐในการกำหนดค่าในเชิงพาณิชย์เป็น 60.8 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มศักยภาพในการอ่านของ extens- บนพื้นที่ความเมื่อยล้าของการไหลตื่นเต้นมากเกินไปในการเคลื่อนไหวไหลเวียนบางฟิวส์ตัวเลขที่เหมาะสมอยู่ในตำแหน่ง รุ่น CFD ยังได้รับการพัฒนาในการตรวจสอบการวิวัฒนาการของชั้นขอบเขตและไฮไลท์ในปริมาณรอบอ่างความร้อนที่เวลาวิวัฒนาการของความเร็วต่ำในพื้นที่ที่ไหลเวียนกลับ มันถูกตั้งข้อสังเกตว่าการระบายความร้อนในเชิงพาณิชย์ที่มีการจัดระดับที่ต่ำกว่าความเร็วของการไหลหมุนเวียนในภูมิภาคระหว่างโปรไฟล์แนวตั้งในช่องทางด้านข้างเช่นเดียวกับพื้นที่ภาคกลางที่กว้างขวางของความเมื่อยล้า นอกจากนั้นยังได้ศึกษาผลของการหมุนรูปทรงเรขาคณิตอ่างความร้อนในการพาความร้อนธรรมชาติ การรักษาอย่างต่อเนื่องโครงสร้างของฮีทซิงค์ในงานนี้ได้รับการตรวจสอบผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการหมุนที่เรียบง่ายของรูปทรงเรขาคณิตและเพิ่มขึ้นคาดว่าในการแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากทางเลือกนี้เราคิดว่าการหมุนแนวตั้ง 90 องศาเพื่อให้ตรงกับทิศทางการไหลพยุงธรรมชาติ การกำหนดค่าที่นำเสนอจะนำไปสู่​​การแสดงที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การหมุนรูปทรงเรขาคณิตที่ช่วยให้ความเร็วในการไหลหมุนเวียนดีขึ้น พื้นที่ความเมื่อยล้าจะหายไปค่อนข้าง วิธีนี้ก็เป็นไปได้ที่จะไปถึงสภาพความมั่นคงของรัฐในเวลาสั้นและล่าง (51.2 ° C) อุณหภูมิการดำเนินงานสำหรับจุดร้อนของระบบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การโอนความร้อนจากการพาความร้อนแบบธรรมชาติ ขยายพื้นผิว ดังนั้นไกล วิธีการหลักของอุปกรณ์ระบายความร้อน กับครีบพื้นผิวในอากาศและการพาความร้อนแบบธรรมชาติ มันเป็นไปได้ที่จะจัดการพลังงานความร้อน 0.1 w / cm2 กับความแตกต่างของอุณหภูมิของΔ T = 80 ° C [ 1 , 2 ] เทคนิคเย็นอยู่กับการพาแบบธรรมชาติมีความสนใจเฉพาะในสถานการณ์ที่ความต้องการสำหรับ miniaturization และเสียงต่ำจะเด่น และมันยังเป็นง่ายและเชื่อถือได้และค่าใช้จ่ายต่ำ การศึกษาได้เริ่มวิเคราะห์รายได้และการถ่ายเทความร้อนสำหรับความร้อนอ่าง อาด ทำจากอลูมิเนียมสองแนวนอนสี่เหลี่ยมหนาครีบต่อข้างวางอยู่บนแผ่นฐานแนวนอนกว้าง วิวัฒนาการของเวลาการไหลของความร้อนการพาความร้อนแบบธรรมชาติในขั้นตอนของโครงสร้างเริ่มจาก T = 0 ( เย็น ) เพื่อการพัฒนาของรัฐมั่นคงได้รับการสอบสวน การแสดงของทุ่นลอยน้ำไหลสำหรับโครงสร้างวิเคราะห์เชิงตัวเลขโดยการพัฒนาทางพลศาสตร์ของไหล ( CFD ) นางแบบ ผลเฉลยเชิงตัวเลขของปัญหาที่ดำเนินการโดยดุลพินิจของพื้นที่ในการวิเคราะห์ ตาข่ายที่ใช้เหมาะสมตามถึงหกที่ไม่มีโครงสร้างที่มีขนาดสูงสุดตามสามแกนคงที่ใน 0.0075 M 3 M 0.01 m และสูงสุด ระยะห่างของ 149.8 เมตร สามารถผลิตได้ในการตั้งค่า 10-4 . ค่าเวลาในการวิเคราะห์ชั่วคราวคือ 0.001 ( ขั้นตอน ) และ 20 ซ้ำแต่ละครั้งขั้นตอนเพื่อแสดงการวิเคราะห์ชั่วคราว การลู่เข้าเกณฑ์กำหนด ( ตกค้าง ) ในการวิเคราะห์ชั่วคราวเป็น 0.001 สำหรับการไหลและ 1 × 10-7 สำหรับพลังงาน แต่ละโซลูชั่นถึงบรรจบกับเวลาเฉลี่ยประมาณ 13 วัน มีโหลดความร้อนของ W 1 แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในตรงกลางของแผ่นฐานอุณหภูมิสังเกตสำหรับจุดร้อนที่ steady state ในการตั้งค่าในเชิงพาณิชย์เป็น 60.8 ° C เพื่อส่งเสริมการอ่านของ extens - ของความเมื่อยล้าบริเวณร้อนเกินไปการไหลในการพาเคลื่อนไหวและตัวเลขบางอย่างที่เหมาะสมในตำแหน่งใด แบบจำลอง CFD ยังจำเป็นต้องติดตามวิวัฒนาการของชั้นขอบเขต เน้นในหมวดรอบอ่างความร้อนเวลาวิวัฒนาการของโอกาสในการไหลเวียนบริเวณ พบว่าอ่างความร้อนเชิงพาณิชย์เสนอลดระดับความเร็วของการไหลเวียนในภูมิภาคระหว่างโปรไฟล์แนวตั้งในด้านช่องทาง รวมทั้งมีพื้นที่ส่วนกลางกว้างขวางซบเซา นอกจากนี้ยังศึกษาผลของความร้อนอ่างเรขาคณิตการหมุนในการพาแบบธรรมชาติความร้อนการถ่ายโอน การรักษาอย่างต่อเนื่อง โครงสร้างของดินในงานนี้คือ เพื่อศึกษาผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการหมุนที่เรียบง่ายของรูปทรงเรขาคณิต และคาดว่าการเพิ่มขึ้นของการแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากตัวเลือกนี้เราสมมติว่าหมุน 90 องศา แนวตั้ง เพื่อให้ตรงกับธรรมชาติ ทุ่นลอยน้ำไหลทิศทาง เสนอค่านำไปสู่อย่างมีนัยสำคัญปรับปรุงการแสดง เรขาคณิตการหมุนช่วยให้ไหลเวียนดีขึ้น ความเร็ว พื้นที่ซบเซาค่อนข้างหายไป วิธีนี้ก็เป็นไปได้ที่จะเข้าถึงสภาวะคงตัวสภาวะในช่วงเวลาสั้นและล่าง ( 51.2 ° C ) อุณหภูมิที่จุดที่ร้อนของระบบ