Mikroelektronik devre elemanlarının zorlanmış taşınımla soğutulmasının simülasyonu

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye

Tez Danışmanı: Muhiddin Can

Tezin Onay Tarihi: 1997

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Bu tezde, iki paralel levhadan alttaki üzerine monte edilmiş ve mikroelektronik devre elemanlarını simüle eden blok ve bloklar üzerinden olan akış ve ısı transferi modellenmiş ve hız ve sıcaklık dağılımları elde edilmiştir.

Tek blok durumunda akışkan sudur ve akış, sürekli, sıkıştırılamaz, iki boyutlu, laminer ve türbülanslı olarak kabul edilmiş olup analiz laminer akış için kanal yüksekliğine göre tanımlanmış 500, 1000 ve 1500 Reynolds sayılarında, türbülanslı akış için ise 10000, 20000 ve 25000 Reynolds sayılarında yapılmıştır. Soğuk akış, sabit özellikli ve özelliklerin değiştiği sıcak akış durumları belirtilen Reynolds sayılarında incelenmiştir. Kanal girişinde hız profili düzgündür ve blok üzerinde laminer akış için 50°C, türbülanslı akış için 30°C sabit yüzey sıcaklığı kabul edilmiştir.

Çok blok durumunda akışkan havadır ve akış yine sürekli, sıkıştırılamaz ve iki boyutlu kabul edilmiş olup, analiz kanal yüksekliğine göre tanımlanmış 750 ve 1500 Reynolds sayılarında laminer durum için yapılmıştır. Soğuk akış, sabit özellikli ve özelliklerin değiştiği sıcak akış ile kaldırma kuvveti etkilerinin dikkate alındığı sıcak akış durumlarının her biri belirtilen Reynolds sayılarında analiz edilmiş olup kanal girişinde hız profili düzgün ve sıcak akış için blok yüzeyinde 50°C sabit yüzey sıcaklığı kabul edilmiştir.

Laminer akış için bütün durumlarda Reynolds sayısının artmasıyla yeniden birleşme uzunluğu artmakta ve blok arkasındaki sıcaklık da daha arkalara doğrulaşabilmektedir. Türbülanslı akışta, Reynolds sayısının artmasıyla yaniden birleşme uzunluğu azalmakta ve 20000 Reynolds sayısından sonra yeniden birleşme uzunluğu değişmemektedir. Tek bloklu laminer akışta özellik değişimlerinin dikkate alındığı durumda yeniden birleşme uzunluğu sabit özellikli duruma göre daha kısa çıkmakta ve deneysel verilerle daha uyumlu gözükmektedir.

Çok bloklu laminer durum için kaldırma kuvveti etkileri yeniden birleşme uzunluğunu artırmasına rağmen, özellik değişiminin tek blok durumundaki kadar etkili olduğu söylenemez. Ayrıca çok bloklu akışta blok üst yüzeyi üzerindeki ısı transfer katsayıları ve ısı akıları sunulmuş olup blok köşelerinde yüksek değerler elde edilmiştir.