Υπολογιστική προσομοίωση της απαγωγής θερμότητας σε ηλεκτρονικά ισχύος με εφαρμογή ριπαίου ψεκασμού
Loading...
Date
2026-07-08
Authors
Χαρμπάτσης, Πέτρος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η διαρκής ανάπτυξη ισχυρότερων ηλεκτρονικών ισχύος για εφαρμογές όπως υπολογιστικά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, υπερυπολογιστές, κέντρα δεδομένων, διαστημικές εφαρμογές και ηλεκτροκίνηση έχει εντείνει την ανάγκη για ανάπτυξη νέων αποδοτικών συστημάτων θερμικής διαχείρισης. Η αύξηση της απαιτούμενης ισχύος σε συνδυασμό με τη μείωση του μεγέθους των ηλεκτρονικών ισχύος καθιστά συχνά ανεπαρκείς τις συμβατικές μεθόδους ψύξης. Μια από τις πιο υποσχόμενες μεθόδους απαγωγής θερμότητας είναι η ψύξη με ψεκασμό, μέσω της οποίας είναι δυνατή η απομάκρυνση μεγάλων ποσών θερμότητας, ενώ ταυτόχρονα η επιφανειακή θερμοκρασία μπορεί να διατηρείται σε σχετικά ομοιόμορφα επίπεδα. Πρόκειται για μια σύνθετη διεργασία, κατά την οποία τα σταγονίδια του ψεκασμού προσπίπτουν και συσσωρεύονται στη θερμαινόμενη επιφάνεια σχηματίζοντας εκεί ένα υγρό φιλμ και η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται μέσω μονοφασικών και διφασικών μηχανισμών, όπως είναι η εξαναγκασμένη συναγωγή και ο βρασμός. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αναλύονται τα φαινόμενα και οι βασικοί μηχανισμοί που διέπουν την ψύξη με ψεκασμό και αναπτύσσεται ένα τρισδιάστατο υπολογιστικό μοντέλο στο ANSYS Fluent για τη μελέτη της ψύξης με ψεκασμό σε ηλεκτρονικά ισχύος με ψυκτικό μέσο το R410A. Η αξιοπιστία του μοντέλου τεκμηριώνεται μέσω μελέτης ανεξαρτησίας του πλέγματος και σύγκρισης των υπολογιστικών αποτελεσμάτων με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία. Στη συνέχεια, πραγματοποιούνται αριθμητικές προσομοιώσεις και αξιολογούνται κρίσιμοι παράγοντες όπως η επιφανειακή θερμοκρασία, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας και τα χαρακτηριστικά του υγρού φιλμ (πάχος, ταχύτητα, ρυθμός μάζας πρόσκρουσης). Τέλος, συγκρίνονται δύο διαφορετικές παροχές μάζας σταγονιδίων για να αξιολογηθεί η επίδρασή τους στην επιφανειακή θερμοκρασία και στην απόδοση ψύξης.
Description
Keywords
Υπολογιστική ρευστοδυναμική, Ψύξη με ψεκασμό, Ηλεκτρονικά ισχύος, Μετάδοση θερμότητας, Βρασμός