UCıngı PDF

GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
MAKĐNE MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI
MM 598 SEMĐNER DERSĐ
Seminerin Konusu: Elektronik Cihazlarda Mikrokanallı Isı Alıcısı Kullanımının
Sayısal Olarak Đncelenmesi
Tez Öğrencisi: Umut ÇINGI
Tez Danışmanı: Doçent Dr. Abuzer ÖZSUNAR
Seminer Tarihi, Saati ve Yeri : 20.05.2012 , Dekanlık Konferans Salonu
GĐRĐŞ - AMAÇ
Günümüzün gelişen dünyasında yarıiletken teknolojisindeki performans artışı
elektronik çiplerden daha fazla ısı açığa çıkmasına sebep olmaktadır. Çiplerde oluşan
yüksek ısının ortamdan uzaklaştırılması geleneksel ısı transferi metot ve araçlarının
sınırlarını aşmış, yeni yöntemleri gerekli kılmaya başlamıştır[1].
Yenilikçi ısı transferi yöntemlerinden biri de mikrokanallı ısı alıcılarının
kullanımıdır[2],[3]. Mikrokanalların boyutlarının küçüklüğü, boyutu mikron
seviyesine gelen elektronik ısı kaynaklarının soğutulması için avantaj olmaktadır.
Mikrokanallı ısı alıcılarının diğer avantajları ise yüksek ısı transferi oranlarına
ulaşılabilmesi, düşük termal direnç, büyük en-boy oranı ve çip üzerindeki sıcaknoktaların soğutulması için uygun olmaları olarak sıralanabilir[4],[5].
Dünyada araştırmaların gittikçe yoğunlaştığı mikrokanallı ısı alıcıları, gelecekte
yoğun olarak kullanılacak ısı transferi metodu olduğunu kanıtlamıştır. Bu sebeple;
ülkemizde de kullanım alanı bulmaya başlayan mikrokanallı ısı alıcılarının
performanslarının incelenmesi, geometrik olarak optimizasyonun [6],[7],[8]
yapılması gibi alanlarda akademik çalışmalar yapılması gerekliliği ortaya
çıkmaktadır. Bu çalışma mikrokanallar ile ilgili benzer akademik çalışmalar ile
beraber ülkemizdeki bu alandaki boşluğu dolduracaktır.
PROBLEMĐN TANITILMASI
Akış için giriş ve çıkış sınırları bulunan ve kanal yüzeyinde kayma olmayan, alttan ısı
giriş olan bir kanal sisteminde; 3 boyutlu, laminar veya türbülanslı, Newtoniyen akış
için sıcaklık dağılımı elde edilecektir. Tek bir kanal için sayısal analiz yapılacak çözüm
alanı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
KULLANILACAK DENKLEMLER
Kütlenin korunumu(süreklilik) denklemi, momentumun korunumu denklemi (NavierStokes Denklemleri) ve sıcaklık cinsinden enerjinin korunumu denklemi.
YÖNTEM
Bu çalışma FLUENT paket programında modellenip, çözümler elde edilecek ve
sonuçlar deneysel, analitik ve diğer sayısal çalışmalarla karşılaştırılacaktır.
SONUÇ
FLUENT paket programında çip sıcaklığının, kanal üzerindeki basınç ve hız
vektörlerinin konum ile değişimini gösteren grafikler elde edilmeye çalışılacaktır.
Bunlara ek olarak kanal genişliği, fin genişliği, kanal yüksekliği gibi geometrik
parametrelerin kanaldaki akış sırasında ısı transferine ve basınç düşüşüne etkileri
incelenecektir.
KAYNAKLAR
[1] Schmidt, R., Challenges in Electronic Cooling-Opportunities for Thermal
Management Techniques-Microprocessor Liquid Cooled Microchannel Heat Sinks,
Heat Transfer Engineering, Vol.25, No.25, pp. 3-12, 2004
[2] Balantrapu, K., Micro Channel Heat Sinks, Presentation in Department of
Mechanical Engineering, University of Nevada, Reno
[3] Tuckerman, D. B., and Pease, R. F., High Performance Heat Sinking for VLSI,
IEEE Electronic Device Letters, EDL-2, No.5, pp. 126-129, 1981
[4] Zhao, C. Y., Lu, T. J., Analysis of Microchannel Heat Sink for Electronics Cooling,
International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.45, pp. 4857-4869, 2002
[5] Chen, C., Forced Convection Heat Transfer in Microchannel Heat Sinks,
International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 27, pp. 2182-2189, 2007
[6] Knight, et al., Heat Sink Optimization with Application to Microchannels, IEEE
Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.15, No.5,
pp.832-842, 1992
[7] Kou, H., et al., Optimum Thermal Performance of Microchannel Heat Sink by
Adjusting Channel Width and Height, International Communications in Heat and Mass
Transfer, Vo.35, pp. 577-582, 2008
[8] Kim, Kwang-Yong, Husain Afzal, Shape Optimization of Microchannel Heat Sink
for Micro Electronic Cooling, IEEE Transactions on Components and Packaging
Technologies, Vol.31, No.2, pp.322-330, 2008