استفاده از میکروکانال های مستطیلی جاذب حرارت جهت خنک کاری یک صفحه با توزیع شار حرارتی غیر یکنواخت

چکیده قطعات در ابعاد میکرو و نانو در زمینه های متعدد از جمله الکترونیک و طراحی مدارهای خنک کاری کامپیوتری و سیستم های الکترومکانیکی استفاده می شوند. عملکرد این تجهیزات با دما رابطه مستقیمی دارد، به همین دلیل باید آن ها را در محدوده ی دمایی مطمئن نگهداریم. استفاده از میکروکانال ها شیوه نوین سرمایش قطعات الکترونیکی برای جذب حرارت های خیلی زیاد از یک سطح کوچک است. برای بهینه سازی ویژگی های هندسی میکروکانال‏ها از الگوریتم‏ها و روش‏های مختلفی استفاده می‏شود؛ یکی از این روش‏ها، تئوری ساختاری می‏باشد. این قانون برای پیش بینی روند طراحی های گوناگون مفید بوده و توانسته است بهترین ساختار را پیشنهاد کند. در پروژه حاضر، هدف بهینه سازی میکروکانال هایی می باشد که شار حرارتی به صفحه زیرین میکروکانال ها به صورت غیر یکنواخت وارد می شود. برای صحت روش انجام کار، بهینه سازی چیدمان میکروکانال های مستطیلی برای داشتن بیشترین انتقال حرارت در واحد حجم و بهینه سازی هندسی برای رسیدن به ماکزیمم رسانش گرمایی با شار حرارتی یکنواخت بررسی و نتایج با کارهای انجام شده مقایسه شد. برای اولین بار شار حرارتی به صورت پله ای در نظر گرفته شد و با استفاده از روابط تحلیلی که از روش تقریبی تقاطع مجانب ها به دست می آید، به بررسی میکروکانال های جاذب حرارت مستطیلی با شار حرارتی غیر یکنواخت پرداخته شد. شبیه سازی عددی با نرم افزار فلوئنت انجام شده است. جریان سیال هم به صورت موازی و هم متوالی برای یک سری از میکروکانال ها مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با هم مقایسه شدند. دمای ماکزیمم سیستم در جریان موازی کمتر از جریان متوالی است. همچنین اثر درجات آزادی بر هندسه بهینه میکروکانال مستطیلی مورد بررسی قرار گرفت به نحوی که با تغییر هندسه داخلی میکروکانال جاذب حرارت، دمای ماکزیمم کانال به کمترین مقدار ممکن برسد. روابط تحلیلی نشان دادند که با اعمال شار حرارتی غیریکنواخت، ابعاد داخلی کانال تغییر می کند. در حالت بهینه نیز ابعاد خارجی کانال برای هر شار حرارتی متفاوت است. کلمات کلیدی: 1-تئوری ساختاری 2- بهینه سازی 3- میکروکانال مستطیلی جاذب حرارت 4- شار حرارتی غیر یکنواخت