برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

چگالی
ρ
زمان بی بعد
τ
س
فصل اول
1- مروری بر مفاهیم اولیه:
1-1- مقدمه:
در سه دهه گذشته وسایل الکترونیکی گسترش بسیار یافته و تمام جنبههای زندگی مدرن را احاطه کردهاست. پیشرفت سریع در صنایع الکترونیک و نیاز به حداقل کردن حجم وسایل الکترونیکی در کنار اثر نامطلوب تولید حرارت در این گونه وسایل، دلیل افزایش تمایل به بررسی پدیده‌ی خنک‌کاری وسایل الکترونیکی می‌باشد. در خنک سازی سیستم های الکترونیکی، مطالعات تجربی و تئوری زیادی انجام شده است. ولی اغلب، محدودیت هایی از جهت تنوع آزمایشات و تجهیزات وجود دارد، که سبب گردیده بررسی ها به سمت مطالعات محاسباتی معطوف گردد. مدلسازی همزمان انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری برای یک قطعه‌ی الکترونیکی با هندسه پیچیده، به علت کاهش ابعاد، افزایش سرعت پردازش و مسایل فنی، هنوز یک مسئله‌ی نوین و ضروری برای تحقیق می‌باشد. خنک‌ کردن قطعات الکترونیکی گرما زا و یا سیستم های مشابه مثل پره ها معمولاً توسط یک جریان اجباری هوا صورت می‌گیرد. در اغلب موارد اثر انتقال حرارت جابجایی آزاد نادیده گرفته می‌شود، ولی زمانی که حرارت تولید شده در این قطعات زیاد باشد و یا سرعت جریان اجباری برای خنک سازی کم باشد، جابجایی آزاد نقش قابل توجهی در انتقال حرارت ایفا می‌کند و در خنک کردن وسیله مؤثر است. در این گونه موارد اثر انتقال حرارت جابجایی اجباری وآزاد باید به صورت همزمان در نظر گرفته ‌شود. در ادامه پدیده ی حرکت سیال و انتقال حرارت به صورت کلی در اطراف نمونه هایی از هندسه مورد مطالعه، بررسی و ارائه می گردد.
1-2- جریان اطراف صفحات ضخیم:
در مکانیک سیالات و انتقال حرارت، مبحث جریان های برگشتی و جدایی جریان در هندسه های مختلف مانند یک صفحه ی ضخیم، یا مکعب مستطیل قرار گرفته روی یک سطح و یا تعدادی مکعب که با فاصله های معین به دنبال یکدیگر روی یک سطح قرار دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
وقتی جریان سیال به صفحه نازکی برخورد کند لایه مرزی از ابتدای صفحه تشکیل می شود. در این شرایط بررسی انتقال حرارت با مطالعه لایه مرزی انجام می پذیرد ولی در شرایطی که سیال دچار جدایی شود محاسبه انتقال حرارت بسادگی امکانپذیر نیست. جدایی جریان و نواحی برگشتی معمولاً زمانی تشکیل می شوند که سیال به یک مانع یا یک صفحه ضخیم مانند پره ها برخورد کند.
نوع رژیم جریان سیال در اطراف پره هایی مانند شکل1-1، تابعی از عدد رینولدز است. برای پره های ضخیم دو بعدی عدد رینولدز بر مبنای ضخامت پره Dو سرعت سیال بالا دست جریان، U تعریف می گردد.
(1-1)
برای هندسه ی شکل 1-1، بطور قطع نمی توان گفت تا چه رینولدزی جریان آرام و از آن به بعد آشفته است بطوریکه بعضی از محققان ReD=500 را پیشنهاد داده اند]1 [و عده ای دیگر معتقدند که تا ReD=1000 جریان آرام می باشدو بعد از آن جریان آشفته می گردد] 2 [.
برای صفحه ضخیم به طول L، چنانچه 10 باشد، صفحه بصورت نیمه بی نهایت در نظر گرفته می شود]3[ و دو ناحیه بر روی صفحه تشکیل می گردد. شکل 1-1 این حالت را نشان می دهد. اولی ناحیه برگشتی و دیگری ناحیه لایه مرزی می باشد که بلافاصله بعد از ناحیه برگشتی تشکیل می گردد.
شکل1-1 جریان اطراف صفحه ضخیم نیمه بی نهایت]3[.
اگر Ar<10 باشد، فرض نیمه بی نهایت بودن صفحه صحیح نیست. در این صورت احتمال دارد که بر روی سطح، لایه مرزی تشکیل نشود و فقط ناحیه برگشتی مانند شکل 1 – 2 وجود داشته باشد]3[.
شکل1-2 جریان اطراف یک صفحه ضخیم و محدود]3[.
در تحقیق حاضر جریان اطراف چند مانع که داخل یک کانال قرار گرفته مانند شکل1-3، بررسی شده است. محدود بودن سیال به سطوح و ایجاد ناحیه برگشتی بعد از موانع به پیچیدگی این نوع جریان می افزاید، به ویژه زمانی که این موانع، منبع چشمه گرمایی نیز باشند.
شکل1-3 جریان روی سه مکعب در داخل کانال
1-3-خنکسازی سیستمهای الکترونیکی:
یکی از اهداف طراحی سیستم های خنک سازی قطعات الکترونیکی ، ارائه وسایلی برای دفع حرارت از منابع گرمازا و انتقال آن به یک یا چند انباره حرارتی در محیط است. در سیستم های مذکور، حفظ دمای عناصر درون آن در محدوده ی مجاز و عملی با کنترل مقدار انتقال گرما انجام می شود. حد دمای عملی دامنهای ست که درآن عملکرد عناصر الکترونیکی، مطابق با انتظارات طراح وسایل الکترونیکی و استاندارد های مربوطه باشد. برای تامین شرایط خنکسازی قطعات الکترونیکی، وظیفه مهندس طراح یافتن بهترین مسیرهای انتقال حرارت از منبع گرما به انبار حرارتی نهایی است. برای این منظور، باید تأکید بر یافتن راه های کاهش مقاومت خارجی و داخلی باشد، زیرا انتقال حرارت کلی میتواند تا حد زیادی با کاهش مقاومت مسیر از منبع گرم به منبع سرد افزایش یابد.
مقاومت حرارتی در جسم به علت محدود بودن رسانایی، از طریق لایهها و مقاومت تماس بین لایهها ایجاد میشود و تا حد بسیار زیادی وابسته به خواص مواد، پیکربندی هندسی و فرایند ترکیب قطعات است. در سیستم هایی که تولید گرما می کنند، حداکثر حد مجاز دما، بیشترین حد دمایی است که عناصر خاص سیستم میتوانند آن را تحمل کنند. عملکرد سیستم در مقدار بالاتر از این حد میتواند باعث صدمه فیزیکی به قطعات الکترونیکی و خلل در عملکرد آن گردد. مدیریت گرمایی خوب هر سیستم میتواند از طریق ویژگی ها و ملاحظات طراحی بهینه به دست آید که نمونهای از مشکلات مهندسی واقعی است. ویژگی هایی که از تحقیقات گذشته پیشنهاد شده[4]، عبارتند از:
دسته بندی : علمی