Geri Dön

Effects of microchannel manufacturing inaccuracies on heat sink performance: Numerical and experimental investigation

Mikrokanal üretim hatalarının soğutucu performansına etkisinin sayısal ve deneysel incelmesi

  1. Tez No: 529054
  2. Yazar: CANBERK ÖZTOPRAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 107

Özet

Altı adet monolitik mikrodalga entegre devresi (MMIC) güç yükselteci (PA) çipi ile toplamda 195 W ısı atımına sahip bir mikrodalga modülünün alternatif termal tasarımları gerçekleştirilmiştir. Alüminyum ve bakır malzemeleri kullanılarak farklı fin yoğunluğuna sahip dört alternatif soğuk plaka tasarlanmıştır. Mikrokanala içeren alternatif soğuk plakaların soğutucu performansları sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Sayısal analizler ve deney sonuçları arasındaki farklılıkların kaynağı araştırılmış ve deney sonrası güncellenen sayısal model ile incelenmiştir. Mikrokanallı soğutucular detaylı incelenmesi sonucunda kanallarda üretim hataları tespit edilmiştir. Bu üretim hataları kanal kanal genişliği, kanal yüksekliği ve kanal eğikliği olarak sınıflandırılmıştır. Bu üretim hataları deney sonrası sayısal simülasyon modeli kullanılarak ayrı ayrı incelenmiştir. Mikrokanallı soğutucularda tespit edilen hataların en gerçekçi şekilde modellenmesi için üretim hataları kombine şekilde modellenerek sayısal olarak incelenmiştir. Deney sonrası simülasyon sonuçları deney sonuçları başta basınç düşüm değerleri olmak üzere uyumlu çıkmıştır. Bu çalışma farklı malzemelerden üretilen, farklı fin yoğunluklarına sahip ve üretim hataları gözlenen mikrokannallı soğutucularda beklenmesi gereken soğutucu performans değişimlerini sunmaktadır. Bu çalışmada mikrokanallı soğutucular içeren başarılı bir ısıl tasarım için dikkate alınması gereken tasarım hususları sunulmaktadır. Yazarın bilgi sınırları dahilinde olmak üzere, bu çalışma üretim hatalarının mikrokanallı soğutucu performansına etkisini inceleyen ilk yayındır.

Özet (Çeviri)

Alternative thermal designs of a microwave module constituting six monolithic microwave integrated circuit (MMIC) power amplifiers (PA) chips with total heat dissipation of 195 W is created by applying a single-phase liquid cooling solution with microchannel heat sinks. Four cold plate alternatives are designed with different material selections of copper and aluminum at increasing fin densities of 25 fins per inch and 85 fins per inch. Heat sink performance of the alternative cold plates with microchannels is investigated numerically and experimentally. A post-experiment numerical investigation is performed in order to understand the sources of mismatch between numerical simulations and experimental studies. Detailed inspection of microchannel heat sinks is resulted with detection of manufacturing inaccuracies due to manufacturing limitations. These manufacturing inaccuracies are classified as variations in channel width, channel height and angle of channel inclination. In the post-experimental numerical investigation, these inaccuracies are analyzed for their individual effects on heat sink performance. For the best representation of manufacturing inaccuracies detected in microchannel heat sinks, combinations of the manufacturing inaccuracies are modeled for numerical simulations. The results of the post-experimental numerical simulations resulted in a good match with experimental studies, especially for pressure gradient values. The study shows microchannel heat sink performance variations to be expected with different material selections, different fin densities, and manufacturing inaccuracies. The study concludes with the design considerations are to be taken into account for a successful thermal design with microchannel heat sinks. To the best of authors knowledge, this study is the first in literature specifically focusing on the effects of manufacturing inaccuracies on heat sink performance.

Benzer Tezler

  1. Mikrokanallarda karma taşınımla ısı transferine yüzey pürüzlülüğü etkilerinin incelenmesi

    Investigation on effect of surface roughness on mixed convective heat transfer in microchannels

    EMRE MANDEV

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    EnerjiErzurum Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EYÜPHAN MANAY

  2. Implementation of metal-based microchannel heat exchangers in a microrefrigeration cycle, and numerical and experimental investigation of surface roughness effects on flow boiling

    Metal tabanlı mikrokanallı ısı değiştiricilerin bir mikro soğutma çevrimine uygulanması; yüzey pürüzlüğünün buharlaşmaya etkisinin sayısal ve deneysel incelemesi

    RAHIM JAFARI KHOUSHEH MEHR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT

    YRD. DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER

  3. Karbür takımlar üzerinde oluşturulan mikrokanalların takım aşınması ve tezgah kuvvetleri üzerine etkisi

    Effects of microchannels on carbide cutting tools on tool wear and cutting forces

    CANER DOKEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ

  4. Seçici lazer ergitme yöntemiyle metal alaşımlarında mikrokanal üretiminin deneysel ve sayısal incelenmesi

    Experimental and numerical investigation of microchannel production in metal alloys by selective lazer melting method

    HAMAID MAHMOOD KHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. HÜSNÜ DİRİKOLU