به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "heat sink" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «heat sink» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • A. D. Chaudhari, P. Bhupathi, V. V. Joshi *
    This paper explores the potential of a cylindrical enclosure with vent holes to create and maintain the desired thermal environment for indoor farming. Different thermal zones can be made in a single room when such enclosures are used in multiple numbers in a single room. A comparative analysis of twelve different air cooling/heating configurations was conducted. Each cylindrical enclosure is air-filled, with two heat sinks facing each other and vent holes in the top and bottom surfaces. Six configurations had heat sinks oriented vertically, and the other six had heat sinks inclined at 45°. These configurations (vertical and inclined heat sinks) have been studied for different heat sink temperatures and sidewall heat flux conditions. The numerical simulations were conducted using ANSYS-Fluent. The studies have shown that different thermal environments can be created inside the enclosure, and cooling can be achieved with sufficient air exchange through vent holes. The instabilities due to buoyancy-driven flow are found to be necessary for air exchange through vent holes. Validation studies have shown that the heat flux from the sidewall should be considered, even if it is an excellent thermal insulator.
    Keywords: Thermal Zone, Heat Sink, Ventilated Enclosure, CFD Analysis, Air Exchange
  • عباس ملائی*، احمدرضا رحمتی

    بارزترین ویژگی چاه های حرارتی، قابلیت انتقال گرما و خاصیت خنک کنندگی آن ها است. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال تک کانالی عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی با اعداد ریچاردسون 0/45 و 1 و 10 به دو صورت جهت جریان از بالابه پایین و جهت جریان از پایین به بالا صورت گرفته و به اثرات میدان مغناطیسی خارجی در دو جهت عمود بر محور جریان پرداخته شده است. نتایج نشان داد جهت جریان از پایین به بالا با عدد ریچاردسون 10 بدون حضور میدان مغناطیسی، عدد ناسلت را 11/30 درصد نسبت به جهت جریان از بالابه پایین بهبود داده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Z (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 129، 164/5 و 194 به ترتیب 11/29، 13/63 و 15/88 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت X (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 64/6، 129 و 194 به ترتیب 7/08، 8/28 و 8/76 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است.

    کلید واژگان: میکروکانال, انتقال حرارت جابهجایی ترکیبی, فلز مایع, چاه حرارتی, میدان مغناطیسی
    Abbas Molaei *, Ahmadreza Rahmati

    The most obvious feature of heat sinks is their ability to transfer heat and their cooling properties. In this research, a vertical single-channel active heat sink with Galinstan liquid metal fluid was used and the discretization of Navier Stokes equations was done using the second-order upwind finite volume method. Investigation of Mixed Convection heat transfer with Richardson numbers 0.45, 1 and 10 has been done in both directions of flow from top to bottom and flow direction from bottom to top and the effects of external magnetic field in two directions perpendicular to the flow axis have been investigated. The results showed that the flow direction from bottom to top with a Richardson number of 10 without the presence of a magnetic field improved the Nusselt number by 11.30% compared to the flow direction from top to bottom. With the Richardson number of 1 and the flow direction from bottom to top, the effect of applying the magnetic field in the Z direction (perpendicular to the current axis) with the Hartmann number of 129, 164.5, and 194, respectively, is 11.29, 13.63, and 15.88 percent of the Nusselt number has been improved. With the Richardson number of 1 and the flow direction from the bottom to the top, the effect of applying the magnetic field in the X direction (perpendicular to the flow axis) with the Hartmann number of 64.6, 129 and 194, respectively, is 7.08, 8.28 and 8.76% of the Nusselt number has improved.

    Keywords: Microchannel, Mixed Convection Heat Transfer, Liquid Metal, Heat Sink, Magnetic Field
  • Mohammed A. Al-Rahman *, Saeed A.A. Ibrahim, M. Elfaisal Elrefaie
    This study focuses on improving the thermal characteristics of a plate-finned heat sink (PFHS) by incorporating a vapor chamber (VC) through experimental investigation. The research examines the influence of various parameters, including Reynolds number (Re), heat input, filling ratio (FR), and operating vacuum pressure, on the thermal performance of the VC. The results demonstrate that the utilization of a VC leads to a significantly more uniform temperature distribution along the base of the PFHS and low overall temperatures. Conversely, in the absence of a VC, the PFHS exhibits a non-uniform temperature distribution, with a bell-shaped profile and concentrated high temperatures at the center at the same operating conditions. The results indicate that an operating vacuum pressure of 1kPa produces the most favorable performance. Additionally, a filling ratio of 50% proves to be optimal across the range of heat inputs from 10 to 90 W.
    Keywords: heat sink, Vapor chamber, Thermal resistance, electronic devices cooling
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی
    میدان مغناطیسی قوی، روش جدیدی برای انتقال حرارت با شار حرارتی بالا ارایه می دهد. یک شبیه سازی عددی برای یک چاه حرارتی با شار حرارتی بالا تحت یک میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی در سه جهت متفاوت برای بررسی میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی بین فلز مایع و سطوح گرم استفاده شده است. به دلیل بالا بودن چگالی و ضریب رسانش حرارتی و الکتریکی فلز مایع گالینستن، به عنوان سیال کار استفاده شده است. حذف گسسته سازی معادلات ناویر استوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y و Z (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی با عدد هارتمن 88، ضریب انتقال حرارت جابه جایی را به ترتیب 15 و 8 درصد بهبود می بخشد. بهترین بازدهی جهت افزایش انتقال حرارت، با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به دست آورده شد. با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 11/9 درصد، عدد هارتمن 88، 15 درصد و با عدد هارتمن 132، 17/7 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. با اعمال میدان مغناطیسی در راستای Z به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 4/3 درصد، عدد هارتمن 88، 8 درصد، عدد هارتمن 132، 11/4درصد و عدد هارتمن 330، 22/1 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. همچنین نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی عمود بر محور جریان سبب افزایش گرادیان سرعت شده، در نتیجه افت فشار و ضریب اصطکاک چاه حرارتی افزایشی شده اند.
    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری, میدان مغناطیسی, فلز مایع, چاه حرارتی, میکروکانال
    A. R. Rahmati *, A. Molaei
    A strong magnetic field provides a new method of heat transfer with high heat flux. A numerical simulation for a heat sink with high heat flux under an external uniform magnetic field in three different directions is used to investigate the flow field and displacement heat transfer between liquid metal and hot surfaces. Due to its high density and large thermal and electrical conductivity coefficients, gallinsten liquid metal has been used as a working fluid. Discretization of the Navier-Stokes equations is performed by the upstream second-order finite volume method. The results show that the effect of applying a magnetic field in the Y and Z directions (perpendicular to the flow axis) on the heat sink with a Hartmann number of 88, improves the displacement heat transfer coefficient by 15% and 8%, respectively. The best efficiency in increasing the heat transfer was obtained by applying the magnetic field in the Y direction. By applying the magnetic field in the Y direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 11.9% for Hartman number of 44, 15% for Hartman number of 88, and 17.7% for Hartman number of 132, compared to zero Hartman number. By applying the magnetic field in Z direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 4.3% for Hartmann number of 44, 8% for Hartmann number of 88, 11.4% for Hartmann number of 132 and 22.1% for Hartmann number of 330, compared to Hartmann number of zero. Also, the results show that the effect of applying a magnetic field perpendicular to the flow axis has increased the velocity gradient. As a result, the pressure drop and friction coefficient of the heat sink have increased.
    Keywords: Forced convection heat transfer, magnetic field, liquid metal, Heat Sink, microchannel
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی

    افزایش نرخ انتقال حرارت در صنایع مختلف به جهت بهبود کارایی تجهیزات، جلوگیری از آسیب به قطعات و کاهش هزینه، از بحث های ضروری در صنعت است. از جمله راه حل های افزایش انتقال حرارت، استفاده از چاه های حرارتی فعال می باشد. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی، سبب به وجودآمدن نیرویی در خلاف جهت حرکت جریان به نام نیروی لورنتز شده که توزیع سرعت M شکل را باعث شده است. باتوجه به شرط مرزی شار ثابت، افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره ها سبب کاهش دمای سطوح و بهبود انتقال حرارت شده است. نتایج نشان دادند اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت در دو راستای Y و X با عدد هارتمن 517، عدد ناسلت را به ترتیب 38 و 13 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر بهبود بخشیده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی با عدد هارتمن 517، 38 درصد، عدد هارتمن 258، 22 درصد و عدد هارتمن 129، 13 درصد انتقال حرارت را بهبود داده است.

    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری, میدان مغناطیسی, فلز مایع, چاه حرارتی, میکروکانال
    AhmadReza Rahmati *, Abbas Molaei

    Increasing the heat transfer rate in various industries in order to improve the efficiency of equipment, prevent damage to parts and reduce costs is one of the essential discussions in the industry. One of the solutions to increase heat transfer is the use of active heat sink. In this research, an active heat sink with Galinsten liquid metal fluid was used and the discretization of Navier-stokes equations was done using the second order upstream finite volume method. The effect of applying the magnetic field in the Y direction (perpendicular to the flow axis) to the heat sink has caused the creation of a force against the flow direction called the Lorentz force, which has caused the M-shaped velocity distribution. According to the constant flux boundary condition, increasing the flow velocity in the vicinity of the walls has caused the surface temperature to decrease and the heat transfer to improve. The results showed that the effect of applying a uniform external magnetic field in both Y and X directions with a Hartmann number of 517 improved the Nusselt number by 38% and 13%, respectively, compared to a Hartmann number of zero. The effect of applying a magnetic field in the Y direction to the heat well with a Hartmann number of 517, 38%, Hartmann number of 258, 22% and Hartmann number of 129, 13% has improved the heat transfer.

    Keywords: Forced convection heat transfer, Magnetic Field, liquid metal, Heat sink, Microchannel
  • Babak Hadidi, Farzad Veysi *

    Thermal management systems using phase change materials (PCMs) can improve heat absorption and increase safe operating times. However, limited research has explored combining multiple PCMs within a system. This study investigates the thermal performance of a two-dimensional heat sink with varied PCM configurations. Simulations tested RT-54, CaCl2.6H2O, and n-Eicosane arranged in different ways at 5 W and 7.5 W. Key results show CaCl2.6H2O with n-Eicosane increased the time to reach 40°C by 186% compared to CaCl2.6H2O alone at 5 W. Pairing CaCl2.6H2O and RT-54 improved time to 40°C by 425%. Increased power amplified these effects. The density and latent heat fusion of PCMs were critical factors. This demonstrates combining certain PCMs extends safe operating times more than using a single material. These optimal configurations can guide thermal management system design for electronics and other applications.

    Keywords: Thermal management, heat sink, Phase Change Material, numerical simulation
  • Akram Jahanbakhshi, Afshin Ahmadi Nadooshan *, Morteza Bayreh
    In the present study, novel channel geometries in a wavy channel heat sink (HS) are investigated using ANSYS-FLUENT software. The Ag/water-ethylene glycol (50%) nanofluid is selected for cooling the CPU in this HS. The second-order upwind method is employed to discretize the momentum Equation and the SIMPLEC algorithm is employed for coupling velocity and pressure fields. Comparison of the two HSs with and without microtube shows that the presence of the microtube increases the uniformity of the CPU surface temperature distribution and decreases the mean surface temperature of the CPU (TCPU-Mean). However, the pumping power consumption of the system increases about 10 times. The results also demonstrate that the addition of nanoparticles results in intensification in the Performance Evaluation Criterion (PEC) of the system and up to 30%, especially at high Reynolds numbers.
    Keywords: Heat sink, heat transfer, Hybrid nanofluid, Microtube, numerical simulation, Wavy microchannel
  • اکرم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن*، مرتضی بیاره

    در پژوهش حاضر، در یک چاه حرارتی از دو هندسه ی میکرولوله و میکروکانال به صورت همزمان استفاده شده است و هدف، بهبود عملکرد میکروچاه حرارتی در خنک کاری پردازنده های دیجیتال است. همچنین از نانوسیال نقره-(آب- اتیلن گیلیکول 50%) استفاده شده است. به منظور حل معادلات موجود از نرم افزار انسیس- فلوینت استفاده شده است. برای حل معادله مومنتوم از روش UPWIND مرتبه دوم و جهت کوپل میدان سرعت و فشار، روش سیمپل با شبکه فشار جابجا شده به کار رفته است. نتایج بدست آمده بیان می کند که با افزایش رینولدز جریان به دلیل بالا بودن دبی، دمای جریان سیال در طول میکروچاه حرارتی تغییر کمتری دارد. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات و بهبود عمکرد انتقال حرارت، دمای سطح پردازنده کاهش قابل توجهی می یابد. به طوریکه در رینولدز 700 و کسر حجمی 5/0% میانگین دمای خروجی از سیستم برابر1/316 درجه کلوین است و در کسر حجمی 1%، برابر 03/319 درجه کلوین است. همچنین افزودن میکرولوله موجب افزایش قابل توجهی در ضریب حرارتی کلی سیستم می شود به طور مثال ضریب انتقال حرارت برای جریان سیال پایه در رینولدز 300، برای سیستم دارای میکرولوله تقریبا 4/58% بیشتر از حالت بدون میکرو لوله است. و برای رینولدزهای 700 و 1500 این افزایش به ترتیب برابر 3/63% و 9/50% است. این امر بیانگر آن است که وجود میکرولوله باعث ارتقای عملکرد چاه حرارتی و بهبود دسترسی انتقال حرارت در قسمت های مختلف تجهیز به جریان سیال خنک کننده و کاهش مقاومت حرارتی نقاط دور دست پردازنده شده است و در نهایت، میزان گرمای بیشتری از سطح پردازنده جذب می شود.

    کلید واژگان: میکروکانال چاه حرارتی, میکرولوله چاه حرارتی, مدلسازی عددی, نانوسیال
    Akram Jahanbakhshi, Afshin Ahmadi Nadooshan *, Morteza Bayareh

    In the present study, two geometries of microtube and microchannel are used simultaneously in a heatsink. The aim is to improve the performance of micro heatsink in cooling digital processors. ANSYS FLUENT software is employed to solve the governing equations. The second-order upwind method is utilized to solve the momentum equation and the SIMPLE method is employed for coupling the velocity and pressure fields. The results show that the fluid flow temperature changes less along with the micro heatsink by increasing the Reynolds number due to the high flow rate. Also, the surface temperature of the processor decreases significantly by enhancing the concentration of nanoparticles and improving the heat transfer performance. Hence, at Re =700 and a volume fraction of 0.5%, the average outlet temperature of the system is 316.1 K. It is equal to 319.03 K for a volume fraction of 1%. The addition of microtubes also causes a significant increment in the overall thermal efficiency of the system. For example, at Re = 300, the heat transfer coefficient for the base fluid flow with microtubes is approximately 58.4% higher than that for the system without microtubes. At Re =700 and 1500, this enhancement is 63.3% and 50.9%, respectively. This indicates that the presence of microtubes improves the performance of the heatsink and the access of heat transfer in different parts of the equipment to the cooling fluid flow. It reduces the thermal resistance of far points of the processor, leading to more heat absorption from the CPU surface.

    Keywords: microtube, thermal, hydrodynamic behavior, microchannel, heat sink, Nanofluid
  • اکرم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن*، مرتضی بیاره

    در پژوهش حاضر خنک کاری مجموعه ای از باتری های لیتیوم- یون (انباره)، توسط چاه حرارتی (heat sink) میکروکانالی دارای میکرولوله های موجی شکل به همراه نانوسیال نقره- (آب- اتیلن گلیکول50%) بررسی شده است. برای حل معادلات و کوپل میدان سرعت و فشار، از نرم افزار انسیس- فلوینت و روش سیمپل (Simple) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، این سیستم می تواند دمای انباره لیتیوم- یون را بین 295 تا 305 درجه کلوین حفظ کند و در تمام غلظت های مطالعه شده، ماکزیمم اختلاف دمایی در سطح انباره، به ترتیب 5 و 7 درجه کلوین است. هم چنین مشخص شد که افزایش غلظت نانوسیال دمای یکنواخت تری را برای انباره فراهم می آورد و در رینولدزهای بالاتر، اگرچه توزیع دما یکنواخت تر است اما افزایش غلظت نانوسیال اثر محسوسی ندارد، مثلا در 300Re = با افزایش غلظت از صفر تا 1%، بهبود یکنواختی دمای سطح 5/4% است. از طرفی افزایش عدد رینولدز بر قدرت پمپاژ سیال خنک کننده تاثیر منفی دارد. هم چنین نرخ تولید آنتروپی حرارتی و اصطکاکی با افزایش کسر حجمی نانوذرات کاهش می یابد به طوری که در غلظت 1% میزان کاهش آنتروپی اصطکاکی نسبت به سیال خالص برابر 9% است.

    کلید واژگان: خنک کاری, باتری های لیتیوم- یون, چاه حرارتی, موجی شکل, میکروکانال, میکرولوله, نانوسیال
    Akram Jahanbakhshi, Afshin Ahmadi Nadooshan *, Morteza Bayareh

    In the present study, the cooling of a pack of lithium-ion batteries in micro-channel heatsink with wavy microtubes was investigated in the presence of silver/water-ethylene glycol (50:50) nanofluid. ANSYS FLUENT software and SIMPLE method are used to solve the equations and coupling of velocity and pressure fields. The results show that this system can maintain the lithium-ion temperature between 295 and 305 K. At all studied concentrations, the maximum temperature difference at the surface is 5 and 7 K, respectively. It is also found that increasing the nanofluid concentration provides a more uniform temperature. At higher Reynolds numbers, although the temperature distribution is more uniform, increasing the nanofluid concentration has no significant effect. For example, at Re = 300, the improvement of surface temperature uniformity is 4.5% with increasing the concentration from zero to 1%. On the other hand, an increment in the Reynolds number has a negative effect on the pumping power of the coolant. Also, the rate of thermal and frictional entropy generation decreases with the volume fraction of nanoparticles, so that at a concentration of 1%, the rate of reduction of frictional entropy relative to pure fluid is 9%.

    Keywords: Lithium-ion battery cooling, heat sink, microchannel, microtube, Nanofluid
  • فائزه رستمیان، نسرین اعتصامی*، مجید حقگو

    دستگاه های الکترونیکی با کاربردهای متنوع و وسیعی که این روزها پیدا کرده اند، برای داشتن عمر طولانی تر و عملکرد ایمن تر، باید زیر دمای بحرانی کار کنند. بنابراین لازم است گرمای مازاد تولید شده در آنها به طور مناسبی از این دستگاه ها خارج شود. اخیرا، استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) به عنوان یکی از روش های موثر برای حذف گرما از وسایل الکترونیکی مورد توجه قرارگرفته است. اما علیرغم ظرفیت بالای ذخیره سازی انرژی در PCMها، رسانایی گرمایی پایین آ ن ها به عنوان یک عامل محدود کننده برای استفاده از این مواد می باشد. بنابراین، تحقیقات فعلی بر بهبود عملکرد گرمایی PCM با استفاده از تقویت کننده رسانایی گرمایی (TCE) متمرکز شده است. پره های فلزی، نانوذرات مخلوط شده با PCM و فوم های فلزی، به عنوان تقویت کننده رسانایی گرمایی استفاده می شوند در این مقاله، مطالعات مختلفی در مورد روش های مورد استفاده در بهبود عملکرد PCM برای خنک سازی اجزای الکترونیکی تحت بار گرمایی ثابت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

    کلید واژگان: مواد تغییر فاز دهنده, برد الکترونیکی, چاه گرمایی, پره, نانوذره, فوم فلزی
    Faezeh Rostamian, Nasrin Etesami *, Majid Haghgoo

    Electronic devices with different and wide applications must operate under critical temperature for long life and safe operation. Therefore, excess heat must be properly removed from these devices. Recently, the use of phase change materials (PCM) has been considered as one of the effective methods for removing heat from electronic devices. Despite the high energy storage capacity of PCM, the low thermal conductivity of them is a limiting factor for the use of these materials. Therefore, current research has focused on improving the thermal performance of PCM using thermal conductivity enhancer (TCE). Metallic fins, nanoparticles mixed with PCM, and metallic foams are used as thermal conductivity enhancer. In the three methods mentioned as thermal conductivity enhancers, it is observed that the presence of metal fins leads to more uniformity of the base temperature of the heat sink and decreasing the base temperature. The use of nanoparticles provides appropriate and acceptable performance for temperature management of heat sink. Also, metal foams offer good performance due to their higher surface to volume ratio, better heat conductivity and lower weight. In this paper, various studies about enhance PCM performance for cooling electronic components under constant heat load are investigated and compared.

    Keywords: Phase Changer Materials, Electronic Board, Heat sink, Fin, Nanoparticle, Metal Foam
  • S. A. Gandjalikhan Nassab *, M Moein Addini

    This paper presents an original concept of using a composite flexible flapping vortex generator mounted on a heat sink fin for air side heat transfer augmentation. The main aim is to combine the advantages of hard and soft winglets in a composite one for having the highest possible enhancement. The proposed composite vortex generator, which is made with a thin elastic sheet is responsible for enhancing heat transfer and mixing quality performances in laminar convection air flow in a heat sink. The merged vortical structures due to oscillation by winglet swept out the thermal boundary layer and enhance thermal mixing between the fluid near the heated fin and the channel core flow. This novel concept is demonstrated using numerical simulation of the flow field with considering a two-way strongly coupled fluid-solid interaction approach in transient condition. The set of governing equations including, the continuity, momentum, and energy for a 2-D forced convection air flow are solved by the finite element method using the COMSOL Multi-Physics. The present findings show 148%, 116%, and 121% increases in the cooling rate by the composite and the two hard and soft homogeneous winglets, respectively. Numerical results are validated against the numerical data reported in the literature.

    Keywords: Convection Augmentation, Composite Vortex Generator, Flapping Mode, Heat Sink
  • فائزه رستمیان، نسرین اعتصامی*، مجید حقگو

    در این پژوهش، مدیریت دمای برد الکترونیکی با استفاده از یک چاه گرمایی آلومینیومی مربع شکل با 9 پره حاوی ماده تغییر فاز دهنده (PCM) بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. استیاریک اسید از دسته اسیدهای چرب به عنوان PCM با توجه به دمای بحرانی برد الکترونیکی (C 85°) و توان تولیدی در آن، انتخاب شد. اثر تغییر توان الکتریکی بصورت ثابت و متناوب و نیز کسر حجمی های مختلف از PCM (11، 25 و 50 درصد) بر تغییرات دمای برد بررسی شد. نتایج نشان داد، استفاده از PCM با کسر حجمی 11% در توان 4 وات، 20 دقیقه زمان امن عملیاتی را افزایش می دهد. افزایش کسر حجمی از 11% به 50% در توان 6 وات، باعث شد محدوده ذوب PCM، به میزان 878 ثانیه افزایش یابد و زمان امن عملیاتی 14 دقیقه بیشتر شود. آزمایشات با توان الکتریکی متناوب (10 دقیقه روشن و 80 دقیقه خاموش) در چند چرخه گرمایش- سرمایش پیاپی و در توان های بالا (10، 15 و 18 وات) نشان داد، حساسیت عملکرد چاه گرمایی به درصد حجمی PCM در توان های بالا بسیار بیشتر از توان های پایین است.

    کلید واژگان: مواد تغییر فاز دهنده, استئاریک اسید, چاه گرمایی, خنک سازی برد الکترونیکی, مدیریت دمایی, چرخه های گرمایش و سرمایش
    Faezeh Rostamian, Nasrin Etesami*, majid haghgoo

    In this study, management of the electronic board temperature using an aluminum heat sink with9 fins containing phase change material (PCM) was investigated, experimentally. The critical temperature of the electronic board was 85 ° C and according to this temperature, stearic acid was selected as PCM for temperature management of the system. Experiments were performed in the wide power range and in different volume fractions of PCM. Using PCM at 11% volume fractions at power of 4 W significantly increased 20 minutes the operating time of the electronic board. Increasing the volume fraction of PCM from 11% to 50% at the power of 6 W, increased PCM melting range by 878 seconds and increased the operating time by 14 minutes. Experiments with alternative power (10 minutes on and 80 minutes off) in several consecutive heating-cooling cycles and at high powers (10, 15 and 18 watts) showed that the sensitivity of heat sink performance to PCM volume percentage at high powers is more than in low powers.

    Keywords: Phase change materials, Stearic acid, Heat sink, Electronic board cooling, Temperature management, Heating, cooling cycles
  • Kandassamy K *, Prabu Balakrishnan
    Heat dissipation in electronic circuits is important to maintain their reliability and functionality. In this work, microchannel based bio-inspired flow field models are proposed and numerically analyzed. The proposed flow fields have single to four inlet-outlet pairs. COMSOL is used to do the numerical analysis.  Conjugate heat transfer analysis is done on the quarter sectional models, utilizing bi-axial symmetry of the flow fields to reduce computational cost. Constant heat flux is applied to the base of the proposed heat sinks. The results show that the thermal and hydraulic resistances of the proposed models are lower than traditional micro-channel arrayed heat sinks. The four inlet-outlet pairs model shows a thermal resistance of 0.121 to 0.158 C/W at constant Re inlet condition, achieved with a pumping power of 0.102-0.126W.  Two and four inlet-outlet pair models with aspect ratio 8.6 have a thermal resistance of 0.069 and 0.067 C/W, for pumping powers 2.078 and 4.365 W respectively. The pressure drop of the proposed models is lower than the conventional microchannel arrays.
    Keywords: Micro-channel, Heat sink, Thermal Resistance, Hydraulic resistance, Reynolds number
  • Shaik Ibrahim *, K Suneetha, P Kumar, Kanithi Jyothsna

    Due to the presence of rheological flow parameters and viscoelastic properties, non-Newtonian fluid structure is intricate and enticing to investigate. The flow has been made by considering variable temperature and radiation effects for the magnetohydrodynamic viscoelastic liquid past a moving vertical plate in a porous state. First order homogeneous chemical reaction, Soret number, variable temperature and concentration have been taken into account. The leading mathematical proclamation is handled analytically by perturbation strategy. The central aspiration of this work is to explore the consequences of sundry parameters on fluid flow, thermal boundary and concentration profiles. Diagram and tabular trends of the profiles are delineated with apropos parameters. Our sketches illustrate that the velocity profile exposes   decelerate scenery with escalating M due to the Lorentz force in the opposite direction of flow. Temperature profile is getting accelerated owing to thermal radiation and concentration distribution is declined by boosting up the chemical reaction and Schmidt number. Diminishing nature of momentum boundary layer with Sc is also portrayed. Furthermore, at the end of this paper the effects of different parameters on skin fricition coefficient and local Nusselt number are investigated.

    Keywords: Visco-elastic, MHD, Porous media, Heat sink, Radiation, Chemical reaction, Soret Number
  • Mohsen Motahari Nezhad, Shayan Fathi, Mohammad Eftekhari *, Armen Adamian

    In this paper, different geometries and arrangements of vortex generators for improving the heat transfer performance of heat sinks have been studied. The effect of different parameters including the inclination angle of vortex generators and the distance between them are also investigated on heat transfer performance of heat sinks. Numerical computations are done based on the finite volume method and they have been validated with available experimental data which were in accurate compatible with each other with RMSE error of less than 6%. According to the obtained outcomes, between rectangular, triangular and symmetrical NACA0012 vortex generator, heat sink with NACA0012 vortex generator has the best thermal performance. On the other hand, heat sink with rectangular vortex generator has the highest fluid flow pressure drop. So, using rectangular vortex generator with heat sink needs a fan with the highest power. Also, the results show that thermal resistance of the heat sink decreases with Reynolds number increase. Also, heat sink pressure drop increases with Re number enhancement. Meanwhile, the pressure drop rate is more sensible in higher Reynolds numbers.

    Keywords: Computation Fluid Dynamics, Heat sink, heat transfer, Vortex generator
  • Ali Soleimani, Pedram Hanafizadeh *, Amirmohammad Sattari
    Subcooled flow boiling in multi-microchannels can be used as an efficient thermal management approach in compact electrical devices. Highly subcooled flow boiling of HFE 7100 is studied in two microchannel heat sinks to choose a proper numerical model for simulating boiling flows in microchannels. Results of five different numerical models, including Volume of Fluid (VOF), Eulerian boiling, Eulerian Lee, Eulerian thermal phase change, and mixture models, were compared with experimental data. ANSYS Fluent was used as the numerical tool to solve three-dimensional governing equations. Results were obtained in the steady-state condition of the transient solution. The average wall temperature reached a steady state in all models except in Eulerian boiling and mixture models. It was found that Eulerian thermal phase change and VOF models predicted microchannel’s bottom wall average temperature with less than 2% error. VOF model predicted flow boiling regime as it was reported in the experimental research and boiling curves. Velocity distribution over microchannel height was investigated, and it was observed that after the onset of nucleate boiling, the velocity profile becomes asymmetrical. Also, in the two-phase regions, each phase had a different velocity magnitude and distribution. Based on flow regime and temperature results, which were compared with experimental data, VOF model was recommended as the best model to simulate flow boiling in microchannels at the working conditions of this research. Furthermore, subcooled flow boiling’s capability to be used in thermal management systems was proved while observing temperature distribution over computational domain.
    Keywords: Subcooled flow boiling, Microchannel, Heat Sink, CFD, VOF model
  • Hussein T. Dhaiban, Maha A. Hussein *

    Heat sinks are used in industrial equipment to dissipate the excess heat from their heat-generating parts to the ambient. In the last few years, efforts on manufacturing electronic or mechanical devices with less weight, space, and lower cost were spent. Heat dissipation from the heat sink is stalling a big problem which many researchers are trying to solve. The aim of this study is to brief the previous investigation attempted enhancing the heat sinks thermal performance and to provide help to understand the cooling ability of their specific geometries. The various enhancement techniques used for optimizing the hydrothermal design of a pin fin, flat fin, micro-channel, and topology optimized heat sinks were summarized. The way in which the heat sinks’ thermal performance is affected by orientation, shapes, perforation, slot, interruption, and space between fins and their arrangement under free and forced convection condition also reviewed.

    Keywords: heat sink, optimal design, pin, plate fin, natural, forced convection
  • محمد حامد حکمت*، علی انصاری، مرتضی رحمانپور، صالح سحرخیز

    در این مقاله به شبیه سازی عددی انتقال گرمای جابجایی در چاه های گرمایی میکروکانالی پرداخته می شود. هدف اصلی مطالعه تاثیر قطر، فاصله بین پره ها و ارتفاع پره ها و همچنین سرعت سیال وروردی بر روی دمای متوسط پره ها، دمای میانگین سیال خروجی، تغییرات دمای سیال در راستای طولی میکروکانال و شار گرمایی عبوری از پره ها می باشد. بدین منظور، جریان سیال خنک کن (هوا) عبوری از یک چاه گرمایی میکروکانالی با پره های میله ای که دارای سطح مقطع بیضی شکل هستند و در یک چیدمان خطی قرار گرفته اند شبیه سازی سه بعدی می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که تغییرات قطر و فاصله پره ها و همچنین سرعت سیال ورودی تاثیر بسزایی در میزان انتقال گرمای چاه گرمایی دارد اما تغییرات دمایی ناشی از تغییر ارتفاع پره ها کم می باشد. با افزایش قطر بزرگ بیضی پره، دمای میانگین پره ها و سیال خروجی افزایش می یابد. همچنین، با افزایش فاصله بین دو پره، دمای میانگین پره ها و سیال خروجی به ترتیب افزایش و کاهش می یابد.

    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, میکرو کانال, چاه گرمایی, پره پین شده
    M. H. Hekmat*, A. Ansari, M. Rahmanpour, S. Saharkhiz

    In this paper, numerical simulation of the convection heat transfer in micro-channel heat sinks is investigated. The main objective of this research is to study the effect of diameter, distance between fins and fins height, as well as the inlet fluid velocity on the average temperature fins, average temperature of fluid at outlet, temperature distribution in longitudinal direction of the micro-channel and heat flux passing fins. For this purpose, the cooling fluid flow passing through a micro-channel heat sinks with bar fins which have the elliptical cross-section and placed in a linear arrangement is simulated using a finite volume method. Simulation results indicate that changes in diameter and distance between the fins as well as the velocity of the inlet fluid have a significant effect on the heat transfer rate of the heat sink, but the temperature variations due to the change in the height of the fins are low.

    Keywords: Numerical simulation, Micro-channel, Heat sink, Pin fin
  • احمدرضا رحمتی*، مجتبی سپهرنیا

    در کار حاضر، برای اولین بار، جریان گاز هلیم در یک چاه گرمایی آلومینیومی با میکروکانال های مستطیلی شکل، با لحاظ کردن انتقال حرارت توامان در بخش سیال و جامد و در نظر گرفتن شرط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی، مورد بررسی عددی قرار گرفته است. در این پژوهش جریان گاز در محدوده عدد نادسن 006/0<Kn<048/0و با اعمال شار حرارتی 500 وات بر مترمربع به کف چاه درنظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر جریان با استفاده از طرح بالا دست مرتبه دوم گسسته سازی شده و به کمک الگوریتم کاپلد در نرم افزار تجاری انسیس-فلوئنت حل شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت فشار ورودی به خروجی عدد نادسن ورودی و محلی کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی عدد پوازی محلی کاهش می یابد. اضافه براین، با افزایش عدد نادسن ورودی (کاهش نسبت فشار) عدد ناسلت متوسط ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد؛ در این خصوص با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 024/0 عدد ناسلت متوسط 40/54% کاهش و با افزایش عدد نادسن از 024/0 به 048/0 عدد ناسلت متوسط 42/5% افزایش می یابد. با افزایش عدد نادسن مقاومت حرارتی پیوسته افزایش می یابد به طوری که با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 048/0 مقاومت حرارتی 34/966% افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی، اثرات لغزش جریان افزوده شده و ضرایب لغزش و پرش دما افزایش می یابد.

    کلید واژگان: گاز هلیم, چاه گرمایی, میکروکانال, عدد ناسلت, عدد نادسن
    Ahmad Reza Rahmati *, Mojtaba Sepehrnia

    In present work, for the first time, gas flow with considering slip velocity and temperature jump boundary condition is studied in a heat sink consisting rectangular fins and microchannels with calculating conjugated heat transfer.In this paper, helium gas flow with Knudsen number between 0.048 to 0.06 has been studied. Heat flux applied to the bottom of aluminum heat sink is 500W/m2. The governing equation for fluid flow has been discretized using second order upwind method and solved with using Coupled algorithm in Ansys-Fluent commercial software.Results show that inlet and local Knudsen numbers decrease with increasing pressure ratio and also local Poiseuille number decreases with increasing inlet Knudsen number. Also with increasing inlet Knudsen number (reduction of pressure ratio), first the average Nusselt number decreases and then increases.In this case, the average Nuselt number decreases about 54.4% with increasing Knudsen number from 0.006 to 0.024 and the average Nusselt number increases with increasing Knudsen number from 0.024 to 0.048.With increasing Knudsen number, thermal resistance increases continuously. The results show that with increasing inlet Knudsen number, slip effects are pronounced and slip and jump temperature coefficients increase.

    Keywords: Helium gas, Heat sink, Microchannel, Nusselt number, Knudsen number
  • فرشید اصلانی*، تورج یوسفی
    امروزه با پیشرفت فناوری، به وسایل الکترونیکی با سرعت های بالا در پردازش و در اندازه های کوچک نیاز است. فوم های فلزی با توجه به چگالی کمی که دارند، برای کاربردهای زیادی به منظور جذب انرژی و مقاصد انتقال گرمایی، توصیه می شوند. در این مقاله چاه گرمایی های ساخته شده از فوم های فلزی شبیه سازی شده و نتایج آن با چاه گرمایی ساده پره دار مقایسه شده است. در چاه گرمایی ساخته شده از فوم های آلومینیومی با تخلخل 6/95 درصد مقدار ضریب انتقال گرمای جابجایی تا 127/31 درصد افزایش می یابد در قسمت دیگری از این مقاله چاه گرمایی پره دار را که در بین پره های آن فوم فلزی قرار گذاشته شده، مدل سازی شده و با توجه به نتایج، عدد نوسلت در چاه گرمایی های ساخته شده از فوم آلومینیومی با تخلخل 6/95 درصد در حالت پره دار می تواند تا 2 برابر نسبت به حالت بدون پره افزایش یابد؛ و درنهایت در قسمت پایانی تاثیر پارامترهایی همچون دبی جرمی، ارتفاع چاه گرمایی و تخلخل فوم چاه گرمایی از چاه گرمایی ها مشخص شده است.
    کلید واژگان: چاه گرمایی, فوم فلزی, انتقال گرما
    F. Aslani *, T. Yousefi
    Nowadays, with the advancement of technology, high-speed electronic instruments with small sizes are required. Regarding the low density of metal foams, they are recommended for many applications in order to energy absorption and heat transfer purposes. In this paper, the heat sinks made of metal-foams are simulated and the results are compared with simple finned heat sinks. In the heat sinks that made from aluminum foams with porosity value of 95.6%, the amount of heat transfer coefficient of displacement increases up to 31.127%. In another part of the dissertation, a finned heat sink, which metal-foam is placed between its fins is modeled. Obtained results show that, the Nusselt number in the heat sinks that made of aluminum foam with porosity of 95.6%, in the finned mode could increase up to two times. Finally, the effects of parameters such as the amount of mass discharge, the heat sink height and the amount of porosity of heat sink foam on the amount of heat transfer through heat sinks is determined at the end part.
    Keywords: Heat sink, Metal Foam, Heat transfer
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال