Design of high-performance heat transfer channels enabled by additive manufacturing
Eklemeli imalat ile sağlanan yüksek performanslı ısı transferi kanallarının tasarımı
- Tez No: 826898
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEZER ÖZERİNÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ALPEREN GÜNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Güç elektroniği alanındaki hızlı gelişmeler, yüksek performanslı soğutma sistemlerine olan ihtiyacın artmasına neden olmuştur. Eklemeli imalattaki gelişmeler, yenilikçi ve karmaşık soğutma kanallarının kolaylıkla uygulanmasını sağladı; bu nedenle, termal yönetim sistemlerinde karıştırmayı teşvik etmek için kullanılan mikro oluklar, statik karıştırıcılar, bölmeler ve kafes yapılarının kullanımı daha uygun hale gelmiştir. Bu tür girdap üreteçlerle akışın karıştırılması, basınç düşüşünün nispeten daha az olması sebebi ile laminar rejimde verimli bir yol sunmaktadır. Bu tez eklemeli imalat ile mümkün hale gelen bu yapıların ısı transfer performansını arttırmadaki potensiyelini keşfetmeyi planlamaktadır. Bu amaçla, tez, 3D ile üretilen chevron tipi statik karıştırıcıların mini-kanal konfigürasyonunda soğutma performansını araştırmaktadır. Sonlu hacim yöntemi kullanılarak yapılan bir dizi simülasyon ile optimum saldırı açısı ve optimum desen aralığı gibi geometrik parametreler belirlenmiştir. Jenerik bir mini kanal referans olan bir güç elektroniği sisteminin soğutma ihtiyaçlarını temsil etmek için belirlenen operasyonel parametrelerle ısı emici olarak kabul edildi. Sonuçlar, chevron tipi statik karıştırıcıların kullanımının, boş kanala göre 206% oranında ısı viii transferini artırabildiğini, basınç düşüşünü ise sadece 334% oranında artırdığını göstermektedir. Sonuçlarımız, yalnızca yeni nesil güç elektroniğinin termal yönetimi için 3 boyutlu baskılı ısı eşanjörlerinin büyük potansiyelini göstermekle kalmıyor, aynı zamanda yüksek ısı akışlı sistemlerin termal yönetimi amacıyla mini kanalların tasarımı için güçlü bir sayısal platform sunuyor.
Özet (Çeviri)
Rapid developments in the field of power electronics led to an increasing need for high-performance cooling systems. Advances in additive manufacturing provided means for implementing innovative and complex cooling channels with ease; therefore, using microgrooves, static mixers, baffles, and lattice structures to promote mixing in thermal management systems has become more feasible. Mixing the flow through such vortex generators offers an efficient route in the laminar regime with a relatively low-pressure drop. This thesis aims to explore the potential of such structures enabled by additive manufacturing in enhancing heat transfer performance. For this purpose, the thesis investigates the cooling performance of 3D-printed chevron-type static mixers in a mini-channel configuration. A series of simulations were performed using the finite volume method in the laminar regime to identify the optimum geometrical parameters, including the angle of attack and optimum pattern spacing. A generic mini-channel was considered as the heat sink, with the operational parameters chosen to represent a reference power electronic system's cooling needs. The results show vi that the utilization of chevron-type static mixers can enhance the heat transfer by 206% while increasing the pressure drop by only 334% relative to the empty channel. Our results not only display the great potential of 3D printed heat exchangers for the thermal management of next-generation power electronics but also present a strong numerical platform for the design of mini-channels for the thermal management of high flux systems.
Benzer Tezler
- Taşıtlarda kullanılan debriyaj sistemlerinin termo-mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of thermo-mechanical properties of the clutch systems used in the vehicles
TOLGA ÇAKMAK
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN KILIÇ
- Gemilerde kullanılan seçici katalitik indirgeme sistemlerinde tortu oluşumunun ve azot oksit indirgeme performanslarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of urea-deposit formation and nitrogen oxide reduction performances in selective catalytic reduction systems used on marine vessels
TALAT GÖKÇER CANYURT
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Investigating conjugate heat transfer in a square cylinder via Lattice boltzmann method
Lattice boltzmann yaklaşımıyla kare silindirde birleşik ısı transferinin incelenmesi
AANIF HUSSAIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM ÇELİK
- Yüksek verimli ince film tabanlı F-sınıfı güç kuvvetlendiricisi tasarımı ve gerçeklenmesi
High efficiency thin film based class-F power amplifier design and implementation
ALPEREN TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Füze kontrol tahrik sistemi yüksek sıcaklık bölgelerinin peltier modülleri ile soğutulması
Cooling of high temperature zones of missile control actuation system with peltier modules
BERK BOYRAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT YAŞAR