کنفرانس مهندسی برق ایران

صفحه اصلی / سی و چهارمین کنفرانس بین المللی مهندسی برق

طراحی و شبیه‌سازی عددی ‌یک سینک حرارتی میکروکانال برای مدیریت ناحیه نقطه داغ در پردازنده‌های الکترونیکی

نویسندگان :

مهدی علی¹ محمدرضا زمانی² حمید فاضلی³

1- دانشگاه مالک اشتر تهران 2- دانشگاه مالک اشتر تهران 3- دانشگاه مالک اشتر تهران

کلمات کلیدی :

پردازنده الکترونیکی،سینک‌ حرارتی میکروکانال،مدیریت حرارتی،ناحیه نقطه داغ

چکیده :

افزایش چگالی توان در پردازنده‌های الکترونیکی، خنک‌کاری یکنواخت در سطح پردازنده‌ها را به یک چالش مهم تبدیل کرده است. در این پژوهش، مدیریت حرارتی ناحیه‌ی نقطه داغ با استفاده از یک سینک حرارتی میکروکانال به صورت عددی بررسی شده است. چهار طرح شامل کانال‌های مستقیم ساده، بکارگیری پین‌فین و ساختارهای فعال کننده جریان در ناحیه‌ی نقطه داغ، همچنین توسعه‌ی این ساختارها به نواحی اطراف و در نهایت پیشنهاد یک ساختار کامپوزیتی-ترکیبی با بکارگیری الماس در ناحیه‌ی نقطه داغ ارزیابی شد. شبیه‌سازی‌ها برای سرعت‌های ورودی مختلف جریان سیال انجام شده و توزیع دمای سطح تماس سینک حرارتی با سطح پردازنده به عنوان معیار اصلی عملکرد در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد اصلاح تدریجی هندسه و در نهایت استفاده از الماس در ناحیه نقطه داغ باعث کاهش پیوسته دمای بیشینه می‌شود، به‌طوری که کم‌ترین دمای بیشینه برابر با 306.64 کلوین در شار حرارتی 700W/cm² با سرعت جریان ورودی 2.5 متر بر ثانیه در ساختار کامپوزیتی-ترکیبی بدست آمد. همچنین برای بررسی قابلیت دفع حرارت طرح منتخب با اعمال شارهای حرارتی 1500W/cm² و 3000W/cm²، دمای بیشینه در ناحیه‌ی نقطه داغ به ترتیب 313.42 کلوین و 327.72 کلوین حاصل شد که حاکی از عملکرد پایدار سینک در شرایط شار حرارتی شدید است.