Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Mohamadreza Salimpour
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Masoud Daneshi
مسعود دانشی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
we consider the generation of conductive heat trees at micro and nano scales for electronics cooling. Science and technology is racing toward smaller scales. The development of nano technology and the production of small scale electronics in recent years, the necessity of designing workable cooling systems for them will be revealed more than any other time.Due to their small scales, it is not possible to use convective paths for cooling them.Using constructal method, the tree-shape conductive paths are generated for cooling heat generating volumes. Furthermore, every feature of the tree architectures is optimized numerically to make a comparison between numerical and analytical results. Since there are some constructal tree architectures which are not possible to be generated analytically, numerical approach is used for optimization.when the smallest features of the internal structure are so small, the conventional description of conduction breaks down. hence the effective thermal conductivity exhibits the “size effect,” and is governed by the smallest structural dimension which is comparable with the mean free path of the energy carriers. Therefore we consider models which were proposed for small scale bodies. As mentioned above, in this thesis, analytical and numerical approaches for generating heat trees are considered. Finally tree shape structures including radial, branching, loop architectures are generated. The performance of these structures based on different geometrical features is compared.It is apparent that increase in the degrees of freedom leads to a better performance. However, considering high conductive paths with variable cross sections for cooling a disc shape body does not improve its performance, astonishingly. Moreover, in this research, we consider the generation of conductive heat trees including elemental volumes, first construct, second construct and third construct architectures for cooling a heat generating rectangular body. It is shown that minimal thermal resistance of structures with high conductivity inserts of optimally varying thickness decreases considerably in comparison with that of structures with inserts of constant thickness.It is shown thatThere exists an optimal constructal order corresponding to the minimum heat resistance. It is in accordance with what contructal theory claims that despite what fractal theory believes, increase in complexity does not always lead to a better performance. For example, in bulk region, it is shown that minimal thermal resistance increases when the order of construct becomes more than one. Moreover, it implies that although increase in the order of construct does not necessarily lead to better performance, in a specified order of construct,the increase in the degrees of freedom will definitely lead to a better performance. Keywords: conductive paths,constructal theory
در تحقیق حاضر تولید ساختارهای درختی در ابعاد میکرو و نانو برای خنک کاری قطعات الکترونیکی با تولید حرارت داخلی مورد بررسی قرار می گیرد. با گسترش و توسعه علوم و ساخت قطعات الکترونیکی در ابعاد بسیار کوچک، لزوم بررسی خنک کاری این قطعات که سطح حرارتی بسیار کوچکی دارند، بیش از پیش به چشم می خورد. کوچک بودن ابعاد این قطعات مانع از آن می شود که از انتقال حرارت جابجایی برای خنک کاری آنها استفاده شود. از این منظر می توان از مسیرهای درختی با ضریب هدایت حرارتی بالا برای خنک کاری این قطعات استفاده کرد. مدل های ساده ای برای خنک کاری قطعات دیسکی شکل و مستطیلی شکل با تولید حرارت داخلی در این تحقیق ارائه شده است. در تولید ساختارهای درختی برای خنک کاری قطعات با تولید حرارت داخلی از روش ساختاری بعنوان یک روش تحلیلی استفاده می شود. از سوی دیگر برای تایید نتایج بدست آمده از روش ساختاری و مدل تحلیلی مبتنی برآن از یک روش عددی برای حل عددی ساختارهای مربوطه استفاده می شود. همچنین ساختارهای دیگری نیز بر مبنای یک بهینه سازی عددی تولید می شوند که امکان حل تحلیلی آنها وجود ندارد. از آنجا که در ابعاد کوچک، تیغه ها با ضریب هدایت حرارتی بالا در ابعادی از مرتبه پویش آزاد حامل های انرژی واقع می شوند، خواص انتقالی و متعاقبا ضریب هدایت حرارتی آنها تابعی از ضخامت تیغه می شود، در این تحقیق به بررسی مدل هایی که برای محاسبه ضریب هدایت حرارتی فیلم های نازک در ابعاد میکرو و نانو ارائه شده است، می پردازیم. در این تحقیق روش های تحلیلی و عددی برای تولید ساختارهای درختی ارائه می شود. همچنین روش تحلیلی ارائه شده بر مبنای تئوری ساختای برای تولید ساختارهای درختی انشعابی در دیسک ها تصحیح می شود، که نتایج ارائه شده در این تحقیق حکایت از دقت بالاتر متد تحلیلی تصحیح شده در مقایسه با متد ساختاری دارد. ساختارهای درختی برای خنک کاری دیسک با تولید حرارت داخلی شامل ساختارهای شعاعی، انشعابی، حلقوی و ترکیبی می باشند. با این وجود که افزایش درجه آزادی سیستم منجر به تولید ساختارهایی با مقاومت حرارتی نسبی کوچکتر می شود، در این تحقیق نشان داده می شود که متغیر انگاشتن ضخامت تیغه ها در طی فرایند تولید ساختارهای انشعابی تاثیر چندانی بر مقاومت حرارتی کمینه این ساختارها نمی گذارد. در این تحقیق ساختارهای درختی برای خنک کاری قطعات مستطیلی شکل با تولید حرارت داخلی نیز بررسی شده است. ساختارهای درختی خنک کاری قطعات مستطیلی شکل، ساختارهای المان های حجمی، ساختارهای مرتبه اول و دوم و سوم می باشند. بوضوح نشان داده می شود که استفاده از تیغه ها با ضخامت متغیر مقدار مقاومت حرارتی کمینه را بصورت قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. تئوری ساختاری اعلام می کند که ساختارهای درختی تولید شده بر مبنای این تئوری بر خلاف ساختارهای فراکتالی ، هواره با افزایش تعداد انشعابات و مراتب ساختار منجر به عملکرد بهینه نمی شود. نتایج حاصله در این پروژه نیز در تایید تئوری ساختاری است و چنانچه در این تحقیق نشان داده شده است همواره افزایش مرتبه ساختارهای درختی منجر به بهبود عملکرد آن نمی شود. بعنوان نمونه نشان داده می شود که با افزایش مرتبه ساختارهای درختی خنک کننده قطعات مستطیلی از مرتبه اول به بالا، روندی افزایشی در کمینه مقاومت حرارتی آنها مشاهده می شود.کلمات کلیدی: مسیرهای هدایتی، تئوری ساختاری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی