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

Abstract

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.