تهران- اوکی صنعت– پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس طی یک طرح پژوهشی موفق به بررسی آزمایشگاهی و عددی روش‌های نوین در مدیریت حرارتی سیستم‌های الکترونیکی با تمرکز بر چاه‌های حرارتی میکروکانالی شدند. این پژوهش بر ارزیابی عملکرد خنک‌کاری به کمک جت برخوردی و ساختارهای میکروفین متمرکز بوده است.
به گزارش منابع دانشگاهی، افزایش فشردگی مدارهای الکترونیکی و توان پردازشی در تجهیزات مدرن، دفع حرارت را به یکی از چالش‌های بنیادین در صنایع پیشرفته تبدیل کرده است. پژوهشگران در این پروژه با ترکیب روش‌های تجربی و شبیه‌سازی، رفتار جریان سیال و انتقال حرارت را در مقیاس‌های میکرو مورد تحلیل دقیق قرار داده‌اند.
کاربرد جت برخوردی در مدیریت حرارتی سیستم‌های الکترونیکی
بر اساس یافته‌های این پژوهش، استفاده از ساختار جت برخوردی نقش تعیین‌کننده‌ای در افزایش ضریب انتقال حرارت ایفا می‌کند. در این روش، سیال خنک‌کننده با سرعت مشخص به سطح داغ برخورد کرده و لایه مرزی حرارتی را به حداقل ضخامت ممکن می‌رساند.
بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که به‌کارگیری این روش در مقایسه با روش‌های معمول جریان خطی، بازدهی سیستم‌های خنک‌کننده را به میزان قابل توجهی ارتقا می‌دهد. به عقیده کارشناسان مهندسی مکانیک، تلفیق این مکانیزم با چاه‌های حرارتی امکان بهره‌برداری مطمئن‌تر از پردازنده‌ها و بردهای توان‌بالا را فراهم می‌سازد.
نقش طرح‌واره میکروفین در بهبود خنک‌کاری چاه حرارتی میکروکانالی
بخش دیگری از مطالعه محققان دانشگاه تربیت مدرس به تحلیل هندسه و آرایش میکروفین‌ها اختصاص داشته است. افزودن این ساختارهای ریز به بستر میکروکانال‌ها موجب افزایش سطح موثر تبادل حرارت و ایجاد اغتشاش کنترل‌شده در سیال می‌شود.
شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای انجام‌شده در این تحقیق رفتار گردابه‌ها و افت فشار ناشی از حضور فین‌ها را بررسی کرده است. نتایج مدل‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی تطابق مطلوبی داشته و مشخص کرده است که بهینه‌سازی ابعاد فین‌ها می‌تواند مانع از افت فشار بحرانی در مسیر جریان شود.
اهمیت نتایج برای بخش صنعت و سامانه‌های قدرت
داده‌های حاصل از این پژوهش علمی برای صنایع مختلف الکترونیکی و تجهیزات کنترل صنعتی کاربرد مستقیم دارد. سیستم‌های الکترونیکی تحت بار دائم در صورت عدم خنک‌کاری مناسب، دچار افت عملکرد و کاهش طول عمر مفید قطعات می‌شوند.
به گفته کارشناسان این بخش، بهینه‌سازی حرارتی در سامانه‌های الکترونیک خودرویی، مبدل‌های انرژی و اینورترها اهمیت ویژه‌ای دارد:
- کنترل موثر نقاط داغ در مدارهای مجتمع فشرده و افزایش پایداری عملکرد
- کاهش ابعاد و وزن پکیج‌های خنک‌کننده در مقایسه با مبدل‌های سنتی
- امکان طراحی بهینه‌تر چاه‌های حرارتی میکروکانالی بر مبنای داده‌های شبیه‌سازی
چشم‌انداز کاربرد فناوری‌های خنک‌کاری در صنعت
دستیابی به دانش فنی طراحی و ارزیابی سیستم‌های خنک‌کاری پیشرفته، زمینه را برای ارتقای استانداردهای ساخت قطعات با فناوری بالا در صنایع داخلی هموار می‌کند. به نظر می‌رسد ادغام تکنیک‌های تجربی و شبیه‌سازی در این پژوهش، مسیر توسعه تجهیزات با اتلاف انرژی کمتر را هموار می‌سازد.
پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک با نهایی‌سازی این مطالعه، مدل محاسباتی معتبری برای مدیریت حرارتی سیستم‌های الکترونیکی ارائه داده‌اند که در طراحی چاه‌های حرارتی میکروکانالی صنعتی قابل استفاده خواهد بود.
لینک‌های مهم اوکی صنعت