Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa các lỗ lõm trong hệ thống tản nhiệt kênh vi mô với các tia va chạm — Phần A: Mô hình toán học và ảnh hưởng của bán kính lỗ lõm
Tóm tắt
Với sự gia tăng dòng nhiệt do các thành phần điện tử, các lỗ lõm đã thu hút sự chú ý lớn từ các nhà nghiên cứu và đã được áp dụng vào hệ thống tản nhiệt kênh vi mô trong các công nghệ làm mát tiên tiến hiện đại. Trong nghiên cứu này, sự kết hợp của các lỗ lõm, tia va chạm và hệ thống tản nhiệt kênh vi mô được đề xuất nhằm cải thiện hiệu suất truyền nhiệt trên bề mặt làm mát với dòng nhiệt không đổi 500 W/cm2. Một mô hình toán học đã được xây dựng để phân tích số liệu dòng chất lỏng và đặc tính truyền nhiệt của hệ thống tản nhiệt kênh vi mô với các tia va chạm và lỗ lõm (MHSIJD), và sự phân bố vận tốc, sụt áp, cùng hiệu suất nhiệt của MHSIJD đã được phân tích bằng cách thay đổi bán kính của các lỗ lõm. Kết quả cho thấy sự kết hợp giữa các lỗ lõm và MHSIJ có thể đạt được hiệu suất truyền nhiệt xuất sắc; đối với mô hình MHSIJD trong nghiên cứu này, nhiệt độ tối đa và trung bình có thể thấp tới 320 K và 305 K, tương ứng, khi lưu lượng khối là 30 g/s; khi bán kính lỗ lõm lớn hơn 0.195 mm, cả hệ số truyền nhiệt và hiệu suất tổng thể h/ΔP của MHSIJD đều cao hơn so với MHSIJ.
Từ khóa
#lỗ lõm #hệ thống tản nhiệt kênh vi mô #tia va chạm #truyền nhiệt #mô hình toán họcTài liệu tham khảo
Szwaba R., Kaczynski P., Telega J., Doerffer P., Influence of internal channel geometry of gas turbine blade on flow structure and heat transfer. Journal of Thermal Science. 2017, 26(6): 514–522.
An Z., Jia L., Ding Y., Dang C., Li X. J., A review on lithium-ion power battery thermal management technologies and thermal safety. Journal of Thermal Science. 2017, 26(5): 391–412.
Qin J., Ning D., Feng Y., Zhang J. L., Feng S., Bao W., A new method of thermal protection by opposing jet for a hypersonic aeroheating strut. Journal of Thermal Science. 2017, 26(3): 282–288.
Guo C., Nian X., Liu Y., Qi C., Song J., Yu W., Analysis of 2D flow and heat transfer modeling in fracture of porous media. Journal of Thermal Science. 2017, 26(4): 331–338.
Huang Z. F., Nakayama A., Yang K., Yang C., Liu W., Enhancing heat transfer in the core flow by using porous medium insert in a tube. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010, 53(5-6): 1164–1174.
Yu B. M., Liu W., Fractal analysis of permeabilities for porous media. Aiche Journal. 2004, 50(1): 46–57.
Guo J., Fan A. W., Zhang X. Y., Liu W., A numerical study on heat transfer and friction factor characteristics of laminar flow in a circular tube fitted with center-cleared twisted tape. International Journal of Thermal Sciences. 2011, 50(7): 1263–1270.
Zhang X. Y., Liu Z. C., Liu W., Numerical studies on heat transfer and flow characteristics for laminar flow in a tube with multiple regularly spaced twisted tapes. International Journal of Thermal Sciences. 2012, 58: 157–167.
Zhang X. Y., Liu Z. C., Liu W., Numerical studies on heat transfer and friction factor characteristics of a tube fitted with helical screw-tape without core-rod inserts. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013, 60: 490–498.
Tuckerman D. B., Pease R. F. W., High-performance heat sinking for VLSI. IEEE Electron Device Letters. 1981, 2(5): 126–129.
Lee Y. J., Lee P. S., Chou S. K., Enhanced microchannel heat sinks using oblique fins. ASME 2009 Inter PACK Conference, Volume 2 San Francisco, California, USA, July 19–23, 2009 Conference Sponsors: Electronic and Photonic Packaging Division. 253‒260.
Suresh S., Chandrasekar M., Selvakumar P., Experimental studies on heat transfer and friction factor characteristics of CuO/water nanofluid under laminar flow in a helically dimpled tube. Heat and Mass Transfer. 2012, 48(4): 683–694.
Suresh S., Chandrasekar M., Sekhar S. C., Experimental studies on heat transfer and friction factor characteristics of CuO/water nanofluid under turbulent flow in a helically dimpled tube. Heat & Mass Transfer. 2011, 35(3): 542–549.
Robinson A. J., Schnitzler E., An experimental investigation of free and submerged miniature liquid jet array impingement heat transfer. Experimental Thermal & Fluid Science. 2007, 32(1): 1–13.
San J. Y., Chen J. J., Effects of jet-to-jet spacing and jet height on heat transfer characteristics of an impinging jet array. International Journal of Heat & Mass Transfer. 2014, 71(1): 8–17.
Brignoni L. A., Garimella S. V., Experimental optimization of confined air jet impingement on a pin fin heat sink. IEEE Transactions on Components & Packaging Technologies. 1999, 22(3): 399–404.
Seyf H. R., Zhou Z., Ma H. B., Zhang Y., Three dimensional numerical study of heat-transfer enhancement by nano-encapsulated phase change material slurry in microtube heat sinks with tangential impingement. International Journal of Heat & Mass Transfer. 2013, 56(1–2): 561–573.
Zhuang Y., Ma C. F., Qin M., Experimental study on local heat transfer with liquid impingement flow in two-dimensional micro-channels. International Journal of Heat & Mass Transfer. 1997, 40(97): 4055–4059.
Ming T. Z., Gui J. L., Peng C., Tao Y., Analysis of the hydraulic and thermal performances of a microchannel heat sink with extended-nozzle impinging jets. Heat Transfer Research. 2017, 48(10): 893–914.
Ming T. Z., Ding Y., Gui J. L., Tao Y. X., Transient thermal behavior of a microchannel heat sink with multiple impinging jets. Journal of Zhejiang University-Science A. 2015, 16(11): 894–909.
Kanokjaruvijit K., Martinezbotas R. F., Parametric Effects on Heat Transfer of Impingement on Dimpled Surface. Journal of Turbomachinery. 2005, 127: 287–296.
Terekhov V. I., Kalinina S. V., Mshvidobadze Y. M., Sharov K. A., Impingement of an impact jet onto a spherical cavity. Flow structure and heat transfer. International Journal of Heat & Mass Transfer. 2009, 52(11): 2498–2506.
Huang X., Yang W., Ming T. Z., Shen W. Q., Yu X. F., Heat transfer enhancement on a microchannel heat sink with impinging jets and dimples. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017, 112: 113–124.