Yüksek güç tüketen elektronik bileşenlerin doğrudan hava akışı ile soğutulmasına kanatçık geometri etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of fin geometry on the cooling of high power consuming electronic components by air flow through
- Tez No: 860452
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MUHİTTİN BİLGİLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Gerçekleştirilen bu çalışmada, yüksek güç tüketen elektronik bileşenlere sahip baskı devre kartlarının, modül seviyesinde soğutma yöntemlerinden biri olan modül içerisinden hava dolaştırılarak (AFT-Air Flow Through) soğutma yöntemi incelenmiştir. Yöntemin uygulanması aşamasında, ANSI/VITA 48.8-2017 standarttı referans alınmıştır. Bu yöntem, elektronik bileşenlerin soğutma havasıyla direk teması olmadan, modül seviyesinde soğutulmasına imkân sunmaktadır. Referans alınan standart içerisinde, modüllerin soğutma ihtiyacına doğrudan etki eden kanatçık geometrisi ile ilgili herhangi bir detay verilmemiştir. Bu çalışmanın amacı, standart içerisinde eksik olan bu bilgilere açıklık getirmektir. Isı emici görevindeki takabilir modül, 3U (100*1600mm) biçim faktörüne sahip bir baskı devre kartına uygun olacak şekilde tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında, 1 inç, 1.2 inç ve 1.5 inç adım aralığına sahip takılabilir bir modül üzerinde oluşturulabilecek maksimum kanatçık yükseklikleri altında kanatçık sayısı ve kanatçık kalınlığı değiştirilerek modülün soğutma performansında ve akış dinamiklerinde meydana gelecek değişimler incelenmiştir. 3U modüle ait termal direnç, basınç düşümü ve Nusselt sayısındaki değişimleri gözlemlemek için üç boyutlu sayısal analiz çalışmaları yapılmıştır. Sayısal analiz çalışmaları FLOEFD paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Modülün elektronik bileşenlerin temas ettiği yüzeyine sürekli 100 W ısı verilmiştir Modülün hava giriş tarafında, 25°C sıcaklıkta ve Reynolds sayısı (Re) 2000 ile 11000 arasında değişen hava kullanılmıştır. Analizlerin gerçekleştirildiği sayısal modeli doğrulamak amacıyla 1.2 inç adım aralığına sahip ve üretimi gerçekleştirilmiş bir modül üzerinde deneysel çalışmalar yapılmıştır. Sonuç olarak, sabit bir Re sayısında 1.5 inç adım aralığına sahip modül yüzeyinde %43 daha düşük yüzey sıcaklığı elde edilmiştir. Nusselt sayısı üzerinden deneysel çalışmalar ile elde veriler ile sayısal simülasyonlar sonucunda elde edilen veriler arasındaki sapmalar %5.9 ile %10 arasında değişmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the AFT-Air Flow Through (AFT-Air Flow Through) method, which is one of the methods of cooling high power consuming electronic cards at the module level, is examined. The ANSI/VITA 48.8-2017 standard is taken as a reference for the implementation of the method. This standard allows the cooling of the components on the board without contact with the cooling air by placing fins in a limited area inside the module. In the referenced standard, any details related to the fin geometry, which directly affects the cooling capacity of the modules, are not given. The purpose of this study is to provide explanations for this missing information in the standard. The plug-in module serving as a heat sink is designed for a printed circuit board with a form factor of 3U (100*1600mm). Within the scope of the study, the cooling performance and flow dynamics of the module were investigated by changing the number of fins and thickness of the fins under the maximum fin heights that can be created on a plug-in module with a pitch spacing of 1 inch, 1.2 inch and 1.5 inch. Three-dimensional numerical analysis studies were carried out to investigate the changes in thermal resistance, pressure drop and average Nusselt number of the 3U module. Numerical analysis studies were carried out with FLOEFD software package. A continuous heat of 100 W was applied to the surface of the module where the electronic components are in contact. In the module's air inlet side, air was used with a temperature of 25°C, having a Reynolds number (Re) range between 2000 and 11000. In order to validate the numerical model on which the analyses were performed, experimental studies were carried out on a manufactured module with a pitch spacing of 1.2 inches. As a result, 43% lower surface temperature was achieved on the module surface with a pitch spacing of 1.5 inches at a constant Re number. The deviations in the Nusselt number between the data obtained from experimental studies and the data obtained from numerical simulations vary between 5.9% and 10%.
Benzer Tezler
- GaN based high efficiency class AB power amplifier design for sub-6GHz 5G transmitter systems
6GHz altı 5G verici sistemleri için GaN tabalı yüksek verimliliğe sahip AB sınıfı güç kuvvetlendiricisi tasarımı
KUDRET ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN
- Development of side channel analysis environment using simulation data of system-on-chip processors
Kırmık üstü sistem işlemcilerinin benzetim verileri ile yan kanal analizi ortamı geliştirilmesi
YASİN FIRAT KULA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- A low-power analog-to-digital converter integrated circuit for data acquisition applications
Sinyal alma uygulamaları için düşük güç tüketimli analog-sayısal çevirici tümleşik devresi
SERHAT KOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Genetik algoritmanın optimal güç akışı problemine uygulanması
Application of genetic algorithm in solving the optimal power flow problem
İBRAHİM ONUR AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMaltepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA ÇEKMEN
- FPGA tabanlı mıps mimarisinde 32-bit yerli mikroişlemci tasarımı
32-bit microprocessor design in FPGA-based mips architecture
YUSUF EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHarran ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN GÖKTAŞ