حل عددی جابه‌جایی مختلط همراه با هدایت و تشعشع در یک برد الکترونیکی افقی با منابع گرمایی مستطیلی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

در این نوشتار با استفاده از حل عددی جریان هوای خنک‌کننده در داخل یک کانال افقیِ متشکل از یک برد الکترونیکی و چند تراشه شبیه‌سازی شده است. سازوکار انتقال حرارت در هوا به‌صورت جابه‌جایی مختلط، آرام، دائم و دوبعدی و در دیواره‌ها به‌صورت هدایت و تشعشع است. برای مجزاسازی معادلات حاکم از روش حجم کنترل استفاده شده است، و برای مدل‌سازی تشعشع سطحی معادلات رادیوسیتی حل شده است؛ ضرایب شکل نیز به‌روش نخ‌های متقاطع هاتل به دست آمده است. به‌منظور بررسی صحت کد عددی، مقایسه‌یی با نتایج تجربی و عددی موجود انجام شده که دقت مناسبی را نشان می‌دهد. از طریق حل عددی تأثیر پارامترهایی مانند عدد رینولدز، عدد گراشف، نسبت طول به‌عرض کانال، فاصله‌ی بین منابع حرارتی و محل قرارگیری آنها بر رفتار هیدرودینامیکی سیال و دمای بیشینه‌ی ایجاد شده در تجهیزات الکترونیکی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که نسبت طول به‌عرض کانال اثر قابل توجهی در کاهش دمای کاری قطعات دارند و در طراحی سرمایشی تجهیزات الکتریکی، هنگامی که در انتخاب مواد محدودیت وجود داشته باشد می‌توان با پیداکردن چیدمان مناسب هندسی، به یک طراحی منطقی از نظر حرارتی دست پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

NUMERICAL SOLUTION OF CONJUGATE MIXED CONVECTION AND RADIATION IN A HORIZONTAL ELECTRONIC BOARD WITH RECTANGULAR HEAT SOURCES

نویسندگان [English]

  • Ali Behbahaninia
  • M. Ghasemi
  • M. R. Shirzadi
Dept. of Mechanical Engineering K. N. Toosi University of Technology
چکیده [English]

The numerical solution of cooling air in a horizontal electronic board containing five chips as heat sources is presented. Heat transfer in air is considered as mixed laminar and steady and 2D convection and, in the solid domain, is considered as combined conduction and radiation. Governing equations are discretised by the FV method, radiation heat transfer is modeled with the radiossity/ irradiation method and Hottel's crossed-string method is used to evaluate view factors. A comparison between obtained numerical results and existing numerical and experimental results is made and shows the good accuracy of the numerical code. The effect of Reynolds number, Grashof number, aspect ratio and the distance between heat sources and their location, on the hydrodynamic and heat transfer behavior of electronic equipment, is investigated. According to obtained results, the aspect ratio has a considerable effect on the maximum temperature in electronic equipment and, whenever there is a limitation to selecting materials in the thermal designing of electronic equipment, a proper geometrical arrangement can be very useful.

کلیدواژه‌ها [English]

  • mixed convection
  • radiation heat transfer
  • conjugates heat transfer
  • Numerical analysis
  • horizontal channel
  • Cooling