|
فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک
دانشگاه تهران، به روشی کارآمدتر برای مدل‌سازی خنک‌کاری قطعات الکترونیکی
دست یافته است.
امروزه با پیشرفت علوم کامپیوتر و الکترونیک، دستگاه‌های پیچیده‌تر و
کاراتری در ابعاد کوچکتر ساخته شده‌اند. با این وجود، همواره خنک‌کاری
قطعات الکترونیکی یکی از چالش‌های این صنایع بوده است. یکی از ابزارهای
کارا برای خنک‌کاری قطعات ریز، چاه حرارتی میکروکانال (Microchannel Heat
Sink) یا MCHS است که می‌تواند با قرارگیری روی پردازشگر و میکروتراشه‌های
ابررایانه‌ها، حرارت را از این اجزا خارج کند.
معمولا سیال خنک‌کننده در این چاه‌ها هوا و آب بوده که راندمان حرارتی
بالایی ندارد ولی چنانچه از نانوسیالات به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده
کنند، راندمان چاه حرارتی به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته و خنک‌کاری
بهتری در آنها صورت می‌گیرد.
چاه حرارتی میکروکانال به عنوان محیط انتقال حرارت برای خنک‌کاری قطعات
الکترونیکی در مساحت‌های بسیار کوچک و با شار حرارتی بالا کاربرد دارد. این
چاه حرارتی از کانال‌های متعددی در مقیاس میکرو تشکیل شده است که جریان
سیال خنک‌کننده از میان آنها عبور می‌کند.
مهندس محمد قزوینی، در این پژوهش، یک MCHS را در ابعاد متغیر (حدود ۱۰۰
میکرومتر) با کانال‌های متعدد و از جنس سیلیکون و نانوسیال آب و اکسید مس
(CuO) با غلظت‌های مختلف بررسی نموده است.
وی در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «روش مرسوم
برای مدل‌سازی و تحلیل حرارتی چنین هندسه‌ای، روش فین است که در آن هر یک
از صفحات سیلیکونی به صورت یک فین (پره) در نظر گرفته شده و جداگانه محاسبه
می‌گردند. روش فین روشی است که برای تحلیل در ابعاد ماکرو به‌کار گرفته
می‌شود، اما با توجه به اندازه MCHS، دقت این روش ناکافی است، بنابراین در
این پژوهش از روش دیگری نیز به نام روش محیط متخلخل(Porous Media)) استفاده
کرده‌ایم که در آن، کل MCHS به صورت یک محیط متخلخل در نظر گرفته شده و از
روابط حاکم بر آن برای تحلیل حرارتی بهره گرفته‌ایم».
گفتنی است مهندس قزوینی، در این کار، ابتدا تحلیل دمایی و انتقال حرارت را
در هر یک از این دو روش انجام داده و در پایان نیز عملکرد و دقت روش‌ها را
با هم مقایسه نموده است.
نتایج این پژوهش، حاکی از آن است که عملکرد حرارتی MCHS با نانوسیال در روش
محیط متخلخل، دقت بالاتری دارد. دلیل این امر آن است که با این روش می‌توان
پارامترهای گسترده‌تری از مشخصات چاه حرارتی را در نظر گرفت. بر اساس این
روش، بهترین ابعاد هندسی برای MCHS با کمترین افت فشار بدست آمده است و
همچنین با به‌کارگیری نانوسیال به عنوان سیال خنک‌کننده در آن، میزان
انتقال حرارت تا دوبرابر افزایش یافته است؛ یعنی با این روش، میزان انتقال
حرارت از سطح CPU 200% گردیده است.
جزئیات این پژوهش که با همکاری دکتر حسین شکوهمند انجام شده، در مجله
Energy Conversion and Management (جلد ۵۰، صفحات ۲۳۷۳–۲۳۸۰، سال ۲۰۰۹)
منتشر شده است.
|
