miniの性能向上

Nov 29, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9402 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ナノ流体と変化する断面のミニチャネル ヒートシンク効果の組み合わせは、小型電子デバイスなどの熱デバイスを効果的に冷却するために注目すべき選択肢となっています。 この論文では、異なるタイプのナノ流体を使用した場合の三次元の直線と波形のチャネル構成の比較を数値的に調査しました。 波の振幅と特定の種類の体積分率（酸化銅 CuO、ダイヤモンド Al2O3、酸化鉄 Fe3O4、酸化チタン TiO2、銀 Ag ナノ流体）が提供されています。波の 3 つの振幅（0.15 mm、0.2 mm、0.25 mm） ) および 200 ～ 1000 のレイノルズ数と 0 ～ 0.075 の濃度体積変化が使用されます。ミニ チャネルの熱抵抗、圧力降下、摩擦係数への影響が表示されます。ミニ チャネル シンクの熱伝達効率が観察されます。冷却剤として蒸留水を追加した場合、直線チャネルに比べて熱効率が大幅に向上し、その結果、ナノ流体と波形ミニチャネルがヒートシンクの水熱効率を向上させ、熱伝達の点でAg-水ナノ流体が優れていることがわかりました。他のナノ流体では、ヌッセルト数の増加は、濃度体積 0.075 で 54% に達しました。

前世紀の最後の四半世紀、1965 年にマイクロ電子デバイスの発明がエレクトロニクス業界に革命をもたらしました。ムーア氏はこのサムネイルを見て、集積回路内のトランジスタの数が「2 年ごとに」2 倍になり、それが 2 倍になると予測したことを示しました。今後も続けてください。 ここ数十年、従来のエネルギー源や環境汚染問題に対する制約により、技術者は熱システムの効率を回復するよう促されてきました。これらの機器は動作中に熱を発生し、効果的かつ信頼性の高い動作を行うためには継続的に熱を取り出す必要があるためです。

この目的のためにヒートシンクが使用されます。空冷ヒートシンクは最も広く使用されている電子プロセッサ冷却装置であり、熱伝導率と空気熱容量が低いため、これらのシステムは小さな寸法の高速プロセッサを冷却することができず、その結果、熱流が非常に高い。 液冷ヒートシンクは空気に比べて優れた性能を持っていますが、従来の作動流体は熱性能が低いという特徴があるため、これらの分散剤の性能向上が研究者の注目を集めています。そのため、従来の作動流体の代わりに、より優れた熱特性を持つ流体を使用する必要があります。液体は、従来の液体よりも熱伝導率が高いナノ流体として知られており、したがって、最近の研究では、実験および実験としてナノスケールの液体を使用して熱伝達を強化することに焦点を当てているため、ベース流体に固体粒子を分散させると、主要な流体の熱特性が上昇する可能性があります。分析研究により、ナノスケール流体の熱コンダクタンスは従来の液体よりも大きく、したがってデバイスの冷却においてより効率的であることが示されています。

ナノ流体を冷却剤として使用する効果は、Mohammed et al.1 によって、長方形に形成されたマイクロチャネル ヒートシンク (MCHS) 内の流体の流れと熱伝達の特徴に関して数値的に研究されています。 酸化アルミニウムと水を冷却液として使用します。 その結果、ナノ粒子の体積分率が増加すると、ヒートシンクの熱抵抗は減少しますが、熱伝達係数と壁せん断応力は増加することがわかりました。

長方形、台形、および三角形のマイクロ チャネル ヒートシンクは、Gunnasegaran らによって数値的に研究されました2。 その結果、水力直径が小さいヒートシンクではより高い熱伝達率が達成できることが示されました。 三次元形状では冷却液として水が使用されました。