Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Mohamad Reza Tavakoli nejad,Ebrahim Shirani
محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما) محمدرضا توکلی نژاد (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fateme Massah
فاطمه مساح

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Optimization of a three-segmental double-layer Microchannel Heat Sink
Fast development of electronic components and as a result, increase of the heat flux generated by them, creates a need for an effective approach for cooling the electronic units. The previous cooling approaches do not respond to this increasing need of heat removal. Researchers are investigating new efficient ways to remove more heat from electronic components. Microchannels heat sinks have received lots of attention due to their high heat transfer rate and the fact that they need a small amount of cooling liquid. The aim of this work is to geometrically optimize the rectangular microchannel with a Y shaped fin in the center of the microchannel to decrease its maximum temperature. To this end, a 3D simulation of forced laminar flow in a microchannel equipped with a Y shaped fin at its center has been performed. Water has been considered as the coolant. Seven degrees of freedom have been considered in optimization process. Moreover, the optimization has been done under two constrains, namely constant microchannel overall volume, and microchannel solid volume. The pressure difference over the microchannel has been set fixed as well. The microchannel substrate receives uniform heat flux along the channel. In this project the constructal theory has been invoked to reach the optimization. Initially, an introduction to microchannels and constructal theory is presented, then the seven degrees of freedom have been defined, optimized and then the results have been discussed. The results show that after optimization, the maximum temperature of the microchannel heat sink has been decreased up to 6.5 degree Celsius, compared to the initial microchannel. Lastly, a porous medium has been used as the constituting material of the Y shaped fin in the optimized microchannel heat sink; where the results showed that the microchannel heat sink with porous fin has an inferior performance comparing to the microchannel heat sink invoking a non-porous Y-shaped fin. Keywords Constructal theory, Microchannel heat sink, Double layer, Y-shaped fin, Optimization, Porous media.
با توجه به توسعه تجهیزات الکترونیکی با سرعت بسیار زیاد و همچنین افزایش شار حرارتی تولیدی قطعات الکترونیکی، نیاز به خنک کاری آن‌ها برای نگه‌داشتن دمای قطعات در محدوده دمای مجاز کاری، بسیار حائز اهمیت است. روش‌های خنک کاری قبلی برای چنین نیازی، امروزه نمی‌تواند پاسخگو باشد. درنتیجه محققان به دنبال روش‌های خنک کاری جدید با بازده بالا و بهبود این روش‌ها، نسبت به روش‌های قبلی بوده اند. روش خنک کاری با میکروکانال جاذب حرارت به دلیل داشتن انتقال حرارت جابجایی بالا و نیاز به ماده مبرد کم بسیار مورد توجه قرار گرفت. در سال‌های اخیر خنک کاری تجهیزات الکترونیکی با میکروکانال جاذب حرارت و همچنین بهینه کردن این کانال به‌منظور بالا بردن کارایی و عملکرد حرارتی آن‌ها مورد توجه می‌باشد. در پروژه حاضر هدف، بهینه‌سازی هندسی میکروکانال جاذب حرارت مستطیلی با پره Y شکل در وسط میکروکانال، به‌منظور کمینه کردن دمای بیشینه میکروکانال می‌باشد. در کار حاضر، حل عددی سه‌بعدی، برای جریان جابجایی اجباری آرام در داخل میکروکانال و با سیال خنک‌کن آب، به‌منظور بهینه کردن هفت درجه آزادی تعریف‌شده در پروژه، انجام شده است. بهینه‌سازی تحت قیودی مانند حجم کل میکروکانال و حجم جامد ثابت انجام شده است. اختلاف فشار دو سر کانال ثابت در نظر گرفته شده است. سطح زیرین میکروکانال جاذب حرارت، تحت شار حرارتی یکنواختی می‌باشد. برای بهینه‌سازی هندسی میکروکانال‌ها از روش‌های گوناگونی استفاده می‌شود که یکی از این روش‌ها، تئوری ساختاری می‌باشد. در ابتدا مقدمه‌ای راجع به میکروکانال‌ها و همچنین تئوری ساختاری آورده می‌شود. سپس درجات آزادی تعریف‌شده در پروژه، بهینه‌سازی شده و نتایج بهینه‌سازی به‌تفصیل آورده می‌شود. پس از بهینه‌سازی هندسی میکروکانال جاذب حرارت با پره Y شکل و مقایسه آن با حالت پیش از بهینه‌سازی، شاهد کاهش دمای بیشینه به میزان 5/6 درجه سانتی گراد هستیم و این میزان کاهش در دمای بیشینه در این ابعاد بسیار اهمیت دارد و موجب افزایش عملکرد حرارتی می‌شود. در ادامه نیز پره Y شکل با یک پره متخلخل در میکروکانال جاذب حرارت بهینه‌شده جایگزین شده و نتایج حرارتی حاصل از حل عددی با پره متخلخل، با پره غیرمتخلخل در میکروکانال با ابعاد بهینه‌شده هندسی، مقایسه گردیده اند. نتایج نشان داد، پره غیرمتخلخل در این میکروکانال جاذب حرارت با ابعاد بهینه، نسبت به پره متخلخل، موجب دمای بیشینه کمتری می شود. کلمات کلیدی : 1- تئوری ساختاری 2- میکروکانال با پره Y شکل 3- جاذب حرارت 4- بهینه‌سازی 5- پره متخلخل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی