МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООТВОДА ПРИ КРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ
Ключевые слова:
теплообмен, кипение, нелинейная модель, числовые методы, моделированиеАннотация
В статье построено нестационарную нелинейную модель процесса теплообмена в микроэлектронных устройствах с использованием кипения жидкости для интенсификации теплоотвода в критических условиях. Для анализа модели использовано совокупность числовых методов, что дало возможность получить решение в числовом виде. На основании построенной модели исследовано изменение температуры и изменение потоков тепла, отводимых с поверхности устройства, во времени и воздействие процесса кипения на теплоотвод.Библиографические ссылки
1. Reis N. C. MRI investigation of the evaporation of embedded liquid droplets from porous surfaces under different drying regimes / N. C. Reis Jr., R. F. Griffiths, M. D. Mantle, et. al. // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2006. – № 49. – P. 951 – 961.
2. Reis N. C. Investigation of the evaporation of embedded liquid droplets from porous surfaces using magnetic resonance imaging / N. C. Reis Jr., R. F. Griffiths, M. D. Mantle, et. al. // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2003. – № 46. – P. 1279 – 1292.
3. Gamayunov N. I. Features of vapor transfer in the evaporation of liquids from capillaries in an inhomogeneous temperature field / N. I. Gamayunov, A. A. Lankov, V. L. Malyshev // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. – May, 1984. – № 5. – P. 65 – 70.
4. Benjamin R. J. Nucleation Site Density in Pool Boiling of Saturated Pure Liquids: Effect of Surface Microroughness and Surface and Liquid Physical Properties / R. J. Benjamin A. R. Balakrishnan // Experimental Thermal and Fluid Science. – 1997. – №15. – P. 32 – 42.
5. Izmailov Y. G. Non-stationary isothermal evaporation of fluids in a cylindrical chamber / Yu. G. Izmailov, E. A. Utkin, G. P. Vyatkin // Inzhenerno-fizicheskii Zhurnal. – 1991. – Vol. 61, No. 5. – P. 790 – 794.
6. Komov A. T. A Physical Model for Prediction of Critical Heat Fluxes in Boiling in Swirling Subcooled Flow under Nonuniform Heating / A. T. Komov // High Temperature. – 2000. – Vol. 38, No. 3. – P. 502 – 506.
7. Song C. H. Cooling enhancement in an air-cooled finned heat exchanger by thin water film evaporation / Chan Ho Song, Dae-Young Lee, Sung TackRo // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2003. – № 46. – P. 1241 – 1249.
8. Honda H. Theoretical study of evaporation heat transfer in horizontal microfin tubes: stratified flow model / H. Honda, Y. S. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2004. – № 47. – P. 3971 – 3983.
9. Hall C. A. Semi-analytic solutions for freezing induced by evaporative cooling / Carsie A. Hall, Calvin Mackie // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2001. – № 44. – P. 1161 – 1170.
10. Kuryachii A. P. Modeling of heat and mass transfer in systems of radiation-evaporation thermal protection / A. P. Kuryachii // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2001. – Vol. 74, No. 6. – P. 1412 – 1425.
11. Федасюк Д. В. Дослідження впливу випаровування і конвекції на процес відведення тепла з поверхні пластини / Д. В. Федасюк, Т. О. Муха // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерні науки та інформаційні технології. – 2010. – № 686. – С. 255 – 264.
12. Cheng Y. Thermal analysis for indirect liquid cooled multichip module using computational fluid dynamic simulation and response surface methodology / Yingjun Cheng, Gaowei Xu, Dapeng Zhu [and other] // IEEE transactions on components and packaging technologies. – 2006. – vol. 29. – № 1. – P. 39 – 46.
13. Ваш источник информации по продукции Intel [Електронний ресурс] / Intel Corporation. – Режим доступу : http://ark.intel.com/ProductCollection.aspx?series=33897.
14. Сравнение номеров моделей и характеристик процессоров AMD Phenom [Електронний ресурс] / Advanced Micro Devices, Inc. – 2011. – Режим доступу: http://www.amd.com/ru/products/desktop/processors/phenom-ii/Pages/phenom-ii-model-numbercomparison. aspx.
15. Федасюк Д. В. Методи та засоби теплового проектування мікроелектронних пристроїв / Д. В. Федасюк. – Львів: Видавництво Державного університету “Львівська політехніка”, 1999. – 228 с.
16. High powered chip cooling – Air and Beyond [Електронний ресурс] / M. J. Ellsworth, R. E. Simons // Electronics Cooling. – August 2005. Режим доступу до журн. : http://www.electronics-cooling.com/2005/08/highpowered- chip-cooling-air-and-beyond/.
17. Incropera F. P. Fundamentals of heat and mass transfer / F. P. Incropera, D. P. DeWitt, T. L. Bergman, A. S. Lavine; 6th ed. – New York: John Wiley & Sons, 2007. – 925 p.
18. Heat Transfer in a Thin Plate [Електронний ресурс] / COMSOL. – Режим доступу : http://www.comsol.com/showroom/gallery/493/.
19. Ethanol (CH3CH2OH; Ethyl Alcohol) [Електронний ресурс] / MatWeb, LLC. – Режим доступу :http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=672641fabc584f8e85bc873b5817c68b.
20. Вязкость жидкостей в интервале 0–60 °С [Електронний ресурс] / ChemPort.Ru, MMII-MMXI. – Режим доступу : http://www.chemport.ru/data/data21.shtml
21. Ahlers G. Prandtl-Number Dependence of Heat Transport in Turbulent Rayleigh-Bénard Convection / Guenter Ahlers, Xiaochao Xu // Physical review letters. – 2001. – Vol. 86, № 15. – P. 3320 – 3323. – Режим доступу: http://www.nls.physics.ucsb.edu/papers/AX01_PRL.pdf.
22. Acetone (CH3COCH3; 2-Propanone) [Електронний ресурс] / MatWeb, LLC. – Режим доступу : http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=1f9fd4a5357e428f9a82e750f4fbbf0e.
23. VIS (Dynamic Viscosity) Data for Acetone [Електронний ресурс] / DDBST GmbH. – Режим доступу : http://ddbonline.ddbst.de/EE/4%20VIS%20(Dynamic%20Viscosity).shtml.
24. Collier J. G. Convective boiling and condensation / John G. Collier, John R. Thome; 3rd ed. – Oxford: Clarendon press, 1994. – 596 p.
25. Fluorinert Electronic Liquid FC-72. Product Information [Електронний ресурс] / Режим доступу : http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?66666UuZjcFSLXTtnxTE5XF6EVuQEcuZgVs6EVs6E666666--.
26. Passos J. C. Confined boiling of FC72 and FC87 on a downward facing heating copper disk / J.C. Passos, F. R. Hirata, L. F. B. Possamai, et. al. // International Journal of Heat and Fluid Flow. – Elsevier, 2004. – № 25. – P. 313 – 319.
27. Fluorinert Electronic Liquid FC-87. Product Information [Електронний ресурс] / Режим доступу : http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtnxTE5xF6EVuQEcuZgVs6EVs6E6666 66--&fn=prodinfo_FC87.pdf.
2. Reis N. C. Investigation of the evaporation of embedded liquid droplets from porous surfaces using magnetic resonance imaging / N. C. Reis Jr., R. F. Griffiths, M. D. Mantle, et. al. // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2003. – № 46. – P. 1279 – 1292.
3. Gamayunov N. I. Features of vapor transfer in the evaporation of liquids from capillaries in an inhomogeneous temperature field / N. I. Gamayunov, A. A. Lankov, V. L. Malyshev // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. – May, 1984. – № 5. – P. 65 – 70.
4. Benjamin R. J. Nucleation Site Density in Pool Boiling of Saturated Pure Liquids: Effect of Surface Microroughness and Surface and Liquid Physical Properties / R. J. Benjamin A. R. Balakrishnan // Experimental Thermal and Fluid Science. – 1997. – №15. – P. 32 – 42.
5. Izmailov Y. G. Non-stationary isothermal evaporation of fluids in a cylindrical chamber / Yu. G. Izmailov, E. A. Utkin, G. P. Vyatkin // Inzhenerno-fizicheskii Zhurnal. – 1991. – Vol. 61, No. 5. – P. 790 – 794.
6. Komov A. T. A Physical Model for Prediction of Critical Heat Fluxes in Boiling in Swirling Subcooled Flow under Nonuniform Heating / A. T. Komov // High Temperature. – 2000. – Vol. 38, No. 3. – P. 502 – 506.
7. Song C. H. Cooling enhancement in an air-cooled finned heat exchanger by thin water film evaporation / Chan Ho Song, Dae-Young Lee, Sung TackRo // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2003. – № 46. – P. 1241 – 1249.
8. Honda H. Theoretical study of evaporation heat transfer in horizontal microfin tubes: stratified flow model / H. Honda, Y. S. Wang // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2004. – № 47. – P. 3971 – 3983.
9. Hall C. A. Semi-analytic solutions for freezing induced by evaporative cooling / Carsie A. Hall, Calvin Mackie // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2001. – № 44. – P. 1161 – 1170.
10. Kuryachii A. P. Modeling of heat and mass transfer in systems of radiation-evaporation thermal protection / A. P. Kuryachii // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2001. – Vol. 74, No. 6. – P. 1412 – 1425.
11. Федасюк Д. В. Дослідження впливу випаровування і конвекції на процес відведення тепла з поверхні пластини / Д. В. Федасюк, Т. О. Муха // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерні науки та інформаційні технології. – 2010. – № 686. – С. 255 – 264.
12. Cheng Y. Thermal analysis for indirect liquid cooled multichip module using computational fluid dynamic simulation and response surface methodology / Yingjun Cheng, Gaowei Xu, Dapeng Zhu [and other] // IEEE transactions on components and packaging technologies. – 2006. – vol. 29. – № 1. – P. 39 – 46.
13. Ваш источник информации по продукции Intel [Електронний ресурс] / Intel Corporation. – Режим доступу : http://ark.intel.com/ProductCollection.aspx?series=33897.
14. Сравнение номеров моделей и характеристик процессоров AMD Phenom [Електронний ресурс] / Advanced Micro Devices, Inc. – 2011. – Режим доступу: http://www.amd.com/ru/products/desktop/processors/phenom-ii/Pages/phenom-ii-model-numbercomparison. aspx.
15. Федасюк Д. В. Методи та засоби теплового проектування мікроелектронних пристроїв / Д. В. Федасюк. – Львів: Видавництво Державного університету “Львівська політехніка”, 1999. – 228 с.
16. High powered chip cooling – Air and Beyond [Електронний ресурс] / M. J. Ellsworth, R. E. Simons // Electronics Cooling. – August 2005. Режим доступу до журн. : http://www.electronics-cooling.com/2005/08/highpowered- chip-cooling-air-and-beyond/.
17. Incropera F. P. Fundamentals of heat and mass transfer / F. P. Incropera, D. P. DeWitt, T. L. Bergman, A. S. Lavine; 6th ed. – New York: John Wiley & Sons, 2007. – 925 p.
18. Heat Transfer in a Thin Plate [Електронний ресурс] / COMSOL. – Режим доступу : http://www.comsol.com/showroom/gallery/493/.
19. Ethanol (CH3CH2OH; Ethyl Alcohol) [Електронний ресурс] / MatWeb, LLC. – Режим доступу :http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=672641fabc584f8e85bc873b5817c68b.
20. Вязкость жидкостей в интервале 0–60 °С [Електронний ресурс] / ChemPort.Ru, MMII-MMXI. – Режим доступу : http://www.chemport.ru/data/data21.shtml
21. Ahlers G. Prandtl-Number Dependence of Heat Transport in Turbulent Rayleigh-Bénard Convection / Guenter Ahlers, Xiaochao Xu // Physical review letters. – 2001. – Vol. 86, № 15. – P. 3320 – 3323. – Режим доступу: http://www.nls.physics.ucsb.edu/papers/AX01_PRL.pdf.
22. Acetone (CH3COCH3; 2-Propanone) [Електронний ресурс] / MatWeb, LLC. – Режим доступу : http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=1f9fd4a5357e428f9a82e750f4fbbf0e.
23. VIS (Dynamic Viscosity) Data for Acetone [Електронний ресурс] / DDBST GmbH. – Режим доступу : http://ddbonline.ddbst.de/EE/4%20VIS%20(Dynamic%20Viscosity).shtml.
24. Collier J. G. Convective boiling and condensation / John G. Collier, John R. Thome; 3rd ed. – Oxford: Clarendon press, 1994. – 596 p.
25. Fluorinert Electronic Liquid FC-72. Product Information [Електронний ресурс] / Режим доступу : http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?66666UuZjcFSLXTtnxTE5XF6EVuQEcuZgVs6EVs6E666666--.
26. Passos J. C. Confined boiling of FC72 and FC87 on a downward facing heating copper disk / J.C. Passos, F. R. Hirata, L. F. B. Possamai, et. al. // International Journal of Heat and Fluid Flow. – Elsevier, 2004. – № 25. – P. 313 – 319.
27. Fluorinert Electronic Liquid FC-87. Product Information [Електронний ресурс] / Режим доступу : http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtnxTE5xF6EVuQEcuZgVs6EVs6E6666 66--&fn=prodinfo_FC87.pdf.
Загрузки
-
PDF
Загрузок: 261
Просмотров анотаций: 217
Как цитировать
Федасюк, Д. В., и Т. О. Муха. «МОДЕЛИРОВАНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КИПЕНИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООТВОДА ПРИ КРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ». Научные труды Винницкого национального технического университета, вып. 4, февраль 2012 г., https://trudy.vntu.edu.ua/index.php/trudy/article/view/320.
Выпуск
Раздел
Информационные технологии и компьютерная техника
