Metodologia de modelagem de diferentes dissipadores de calor com resfriamento líquido em microcanais

Metodologia de modelagem de diferentes dissipadores de calor com resfriamento líquido em microcanais

Flores, Édson

URI: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/6726

Fecha: 2017-05-12

xmlui.dri2xhtml.METS-1.0.item-contributorAdvisor: Rhod, Eduardo Luis

Resumen:

Este trabalho tem como objetivo a modelagem de diferentes dissipadores de calor com resfriamento líquido em microcanais. A proposta é a utilização de softwares de dinâmica de fluidos para analisar o desempenho térmico em diferentes geometrias construtivas de microcanais. O software utilizado para a realização das simulações CFD foi o Ansys Fluent R . O trabalho aborda as etapas prévias necessárias para simulação CFD, destacando a etapa de geração de malha para as simulações, envolvendo o estudo de convergência de malha, os critérios de aceitação da simulação e as técnicas de refino na interface líquido-sólido, procedimento necessário para modelagem correta da física de transferência de calor. Foram estudadas geometrias de microcanais de seção retangular em paralelo, microcanais de estrutura pinada e microcanais em rede de fractal do tipo H. Este trabalho também apresenta o modelamento de um estudo de caso em que os microcanais em paralelo são formados pelas paredes de material adesivo fixado em um bloco de alumínio. Os resultados obtidos servem para auxílio em uma etapa de construção de um protótipo experimental. No estudo dos microcanais de seção retangular em paralelo e de microcanais de estrutura pinada, variou-se os aspectos dimensionais buscando a melhor resposta de desempenho térmico, sendo isso expresso em termos de resistência térmica. A simulação de microcanais em rede de fractal H foram realizadas para uma comparação qualitativa referente as demais geometrias estudadas. Um problema discutido no decorrer deste trabalho foi a necessidade de mudança do modelo de viscosidade laminar para um modelo de viscosidade turbulenta, apesar das velocidades do fluido no interior dos microcanais serem baixas e expressarem um número de Reynolds baixo. As técnicas de remoção de calor em microcanais podem colaborar de forma decisiva no gerenciamento térmico de um projeto, na menor energia empregada para o resfriamento e na diminuição das dimensões de um produto final. As geometrias estudadas podem ser construídas em uma camada metálica de uma placa de circuito impresso do tipo metal core, como também estarem presentes em uma estrutura de silício de um chip. O domínio das técnicas de modelagem térmica com softwares simuladores de dinâmicas de fluidos apresentados neste trabalho podem auxiliar na busca de soluções para a remoção de calor em micro-escala, reduzir a necessidade de produção de protótipos, e por consequência, diminuir custos.

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