در این پروژه، عملکرد حرارتی یک هیت‌سینک آلومینیومی با پره‌های موازی به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت تا تأثیر جریان اجباری هوا بر دمای بیشینه و میزان دفع حرارت ارزیابی شود. هدف اصلی تحلیل، پیش‌بینی رفتار حرارتی هیت‌سینک در توان‌های مختلف و تعیین مناسب‌ترین آرایش پره‌ها برای کاهش دمای قطعه الکترونیکی بود.

هندسه و مدل‌سازی

هندسه سه‌بعدی هیت‌سینک شامل پایه، پره‌ها و مسیر عبور جریان در نرم‌افزار SpaceClaim ایجاد شد. ابعاد پره‌ها، فاصله میان آن‌ها، ضخامت و ارتفاع به‌گونه‌ای انتخاب شد که معیارهای رایج طراحی برای خنک‌کاری تجهیزات الکترونیکی رعایت شود. پس از آن، دامنه سیال شامل کانال عبور هوا در اطراف هیت‌سینک تعریف شد تا اثر جریان اجباری به‌صورت کامل مدل شود.

هندسه و مدل‌سازی

مدل‌سازی فیزیکی و معادلات حاکم

برای تحلیل جریان هوا و انتقال حرارت، معادلات ناویر–استوکس و انرژی به‌صورت سه‌بعدی و پایا حل شدند. بسته به شرایط سرعت جریان، مدل توربولانس k–ω SST انتخاب شد تا پیش‌بینی قابل‌اعتمادی از لایه مرزی و احتمال جدایش جریان بین پره‌ها ارائه دهد. این مدل به‌ویژه در هندسه‌هایی با پره‌های بلند و فاصله کم دقت بالایی دارد.

منبع تولید حرارت در بخش پایه هیت‌سینک اعمال شد و ماده آلومینیوم با مشخصات هدایت حرارتی واقعی تعریف گردید تا انتقال حرارت هدایتی در پره‌ها و جابجایی در اطراف آن‌ها به‌صورت هم‌زمان بررسی شود.

شرایط مرزی

ورودی: سرعت یکنواخت هوا برای شبیه‌سازی جریان اجباری
خروجی: فشار مرجع صفر
دیواره‌ها: شرط بدون لغزش برای جریان و شار حرارتی تعریف‌شده در پایه
پره‌ها: رفتار رسانش حرارتی درون جامد و تبادل حرارت با سیال

حل عددی

حلگر پایا (Steady) در ANSYS Fluent مورد استفاده قرار گرفت. کوپلینگ فشار–سرعت با روش SIMPLE و گسسته‌سازی جملات انتقال حرارت و مومنتوم با دقت درجه دوم اجرا شد. شبیه‌سازی تا رسیدن به همگرایی کامل در باقی‌مانده‌ها و ثبات دمای بیشینه ادامه یافت.

نتایج

نتایج شامل توزیع دمای سه‌بعدی هیت‌سینک، سرعت جریان بین پره‌ها و الگوی لایه مرزی بود. تحلیل نشان داد که بیشترین افت فشار در ناحیه ورودی بین پره‌ها رخ می‌دهد و افزایش سرعت باعث بهبود دفع حرارت و کاهش دمای بیشینه می‌شود. همچنین مشخص شد که شکل پره‌ها و فاصله آن‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کارایی هیت‌سینک دارند و تغییرات جزئی در هندسه می‌تواند چندین درجه دمای کاری را کاهش دهد.

پر بازدیدترین مطالب

محبوبترین مطالب

پربحثترین مطالب

هندسه و مدل‌سازی

هندسه و مدل‌سازی

مدل‌سازی فیزیکی و معادلات حاکم

شرایط مرزی

حل عددی

نتایج

برچسبها :

آخرین مطالب

طبقه بندی موضوعی

بایگانی

درباره

پیوندها

کلمات کلیدی