CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве
Проведено CFD-моделирование радиатора с компактной теплоотдающей поверхностью в виде тупиковых полостей, в которые втекают импактные воздушные струи. Получены тепло- аэродинамические характеристики и даны рекомендации по конструированию радиаторов такого типа для отвода тепла от микропроцессоров в о...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115723 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве / В.Е. Трофимов, А.Л. Павлов, Е.А. Мокроусова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2016. — № 6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-115723 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Трофимов, В.Е. Павлов, А.Л. Мокроусова, Е.А. 2017-04-10T19:37:45Z 2017-04-10T19:37:45Z 2016 CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве / В.Е. Трофимов, А.Л. Павлов, Е.А. Мокроусова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2016. — № 6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2016.4.30 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115723 536. 24 Проведено CFD-моделирование радиатора с компактной теплоотдающей поверхностью в виде тупиковых полостей, в которые втекают импактные воздушные струи. Получены тепло- аэродинамические характеристики и даны рекомендации по конструированию радиаторов такого типа для отвода тепла от микропроцессоров в ограниченном пространстве. Проведено CFD-моделювання радіатора з компактною поверхнею тепловіддачи у вигляді тупикових порожнин, у які втікають імпактні повітряні струмені. Отримано тепло-аеродинамічні характеристики і дано рекомендації щодо конструювання радіаторів такого типу для відводу тепла від мікропроцесорів в обмеженому просторі. One of the final stages of microprocessors development is heat test. This procedure is performed on a special stand, the main element of which is the switching PCB with one or more mounted microprocessor sockets, chipsets, interfaces, jumpers and other components which provide various modes of microprocessor operation. The temperature of microprocessor housing is typically changed using thermoelectric module. The cold surface of the module with controlled temperature is in direct thermal contact with the microprocessor housing designed for cooler installation. On the hot surface of the module a radiator is mounted. The radiator dissipates the cumulative heat flow from both the microprocessor and the module.High density PCB layout, the requirement of free access to the jumpers and interfaces, and the presence of numerous sensors limit the space for radiator mounting and require the use of an extremely compact radiator, especially in air cooling conditions. One of the possible solutions for this problem may reduce the area of the radiator heat-transfer surfaces due to a sharp growth of the heat transfer coefficient without increasing the air flow rate. To ensure a sharp growth of heat transfer coefficient on the heat-transfer surface one should make in the surface one or more dead-end cavities into which the impact air jets would flow. CFD simulation of this type of radiator has been conducted. The heat-aerodynamic characteristics and design recommendations for removing heat from microprocessors in a limited space have been determined. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Обеспечение тепловых режимов CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве CFD-моделювання радіатора для повітряного охолодження мікропроцесорів в обмеженому просторі CFD-simulation of radiator for air cooling of microprocessors in a limitided space Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| spellingShingle |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве Трофимов, В.Е. Павлов, А.Л. Мокроусова, Е.А. Обеспечение тепловых режимов |
| title_short |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| title_full |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| title_fullStr |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| title_full_unstemmed |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| title_sort |
cfd-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве |
| author |
Трофимов, В.Е. Павлов, А.Л. Мокроусова, Е.А. |
| author_facet |
Трофимов, В.Е. Павлов, А.Л. Мокроусова, Е.А. |
| topic |
Обеспечение тепловых режимов |
| topic_facet |
Обеспечение тепловых режимов |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
CFD-моделювання радіатора для повітряного охолодження мікропроцесорів в обмеженому просторі CFD-simulation of radiator for air cooling of microprocessors in a limitided space |
| description |
Проведено CFD-моделирование радиатора с компактной теплоотдающей поверхностью в виде тупиковых полостей, в которые втекают импактные воздушные струи. Получены тепло- аэродинамические характеристики и даны рекомендации по конструированию радиаторов такого типа для отвода тепла от микропроцессоров в ограниченном пространстве.
Проведено CFD-моделювання радіатора з компактною поверхнею тепловіддачи у вигляді тупикових порожнин, у які втікають імпактні повітряні струмені. Отримано тепло-аеродинамічні характеристики і дано рекомендації щодо конструювання радіаторів такого типу для відводу тепла від мікропроцесорів в обмеженому просторі.
One of the final stages of microprocessors development is heat test. This procedure is performed on a special stand, the main element of which is the switching PCB with one or more mounted microprocessor sockets, chipsets, interfaces, jumpers and other components which provide various modes of microprocessor operation. The temperature of microprocessor housing is typically changed using thermoelectric module. The cold surface of the module with controlled temperature is in direct thermal contact with the microprocessor housing designed for cooler installation. On the hot surface of the module a radiator is mounted. The radiator dissipates the cumulative heat flow from both the microprocessor and the module.High density PCB layout, the requirement of free access to the jumpers and interfaces, and the presence of numerous sensors limit the space for radiator mounting and require the use of an extremely compact radiator, especially in air cooling conditions. One of the possible solutions for this problem may reduce the area of the radiator heat-transfer surfaces due to a sharp growth of the heat transfer coefficient without increasing the air flow rate. To ensure a sharp growth of heat transfer coefficient on the heat-transfer surface one should make in the surface one or more dead-end cavities into which the impact air jets would flow. CFD simulation of this type of radiator has been conducted. The heat-aerodynamic characteristics and design recommendations for removing heat from microprocessors in a limited space have been determined.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115723 |
| citation_txt |
CFD-моделирование радиатора для воздушного охлаждения микропроцессоров в ограниченном пространстве / В.Е. Трофимов, А.Л. Павлов, Е.А. Мокроусова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2016. — № 6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT trofimovve cfdmodelirovanieradiatoradlâvozdušnogoohlaždeniâmikroprocessorovvograničennomprostranstve AT pavloval cfdmodelirovanieradiatoradlâvozdušnogoohlaždeniâmikroprocessorovvograničennomprostranstve AT mokrousovaea cfdmodelirovanieradiatoradlâvozdušnogoohlaždeniâmikroprocessorovvograničennomprostranstve AT trofimovve cfdmodelûvannâradíatoradlâpovítrânogooholodžennâmíkroprocesorívvobmeženomuprostorí AT pavloval cfdmodelûvannâradíatoradlâpovítrânogooholodžennâmíkroprocesorívvobmeženomuprostorí AT mokrousovaea cfdmodelûvannâradíatoradlâpovítrânogooholodžennâmíkroprocesorívvobmeženomuprostorí AT trofimovve cfdsimulationofradiatorforaircoolingofmicroprocessorsinalimitidedspace AT pavloval cfdsimulationofradiatorforaircoolingofmicroprocessorsinalimitidedspace AT mokrousovaea cfdsimulationofradiatorforaircoolingofmicroprocessorsinalimitidedspace |
| first_indexed |
2025-11-24T16:28:18Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:28:18Z |
| _version_ |
1850486341287018496 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
30
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 536. 24
К. т. н. В. Е. ТРОФИМОВ, к. т. н. А. Л. ПАВЛОВ, Е. А. МОКРОУСОВА
Óêðàèíà, Одåññêèé íàцèîíàëьíыé ïîëèòåõíèчåñêèé óíèâåðñèòåò
E-mail: vovic@ukr.net
CFD-МОÄЕЛИРОВАНИЕ РАÄИАÒОРА
ÄЛЯ ВОЗÄÓШНОГО ОХЛАЖÄЕНИЯ
МИÊРОПРОЦЕССОРОВ В ОГРАНИЧЕННОМ
ПРОСÒРАНСÒВЕ
Одíèм èз зàâåðшàющèõ è îбÿзàòåëьíыõ ýòà-
ïîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ è ðàзðàбîòêè òàêèõ èздå-
ëèé ýëåêòðîííîé òåõíèêè, êàê мèêðîïðîцåññî-
ðы, ÿâëÿåòñÿ òåðмîòðåíèðîâêà, â ïðîцåññå êî-
òîðîé îïðåдåëÿåòñÿ ïîâåдåíèå фóíêцèîíàëьíыõ
ñâîéñòâ мèêðîïðîцåññîðà ïðè èзмåíåíèè åãî òåм-
ïåðàòóðы, â чàñòíîñòè òåмïåðàòóðы êîðïóñà [1].
Òåðмîòðåíèðîâêà ïðîâîдèòñÿ íà ñïåцèàëьíîм
ñòåíдå, îñíîâíым ýëåмåíòîм êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ
мíîãîñëîéíàÿ êîммóòàцèîííàÿ ïåчàòíàÿ ïëàòà
ñ óñòàíîâëåííымè íà íåé ñîêåòàмè (îдíèм èëè
íåñêîëьêèмè) ñ мèêðîïðîцåññîðàмè (ÌÏ), чèï-
ñåòàмè, èíòåðфåéñàмè, джàмïåðàмè è дðóãèмè
ýëåêòðîííымè è íåýëåêòðîííымè êîмïîíåíòà-
мè, îбåñïåчèâàющèмè ðàзíîîбðàзíыå ðåжèмы
фóíêцèîíèðîâàíèÿ МП â ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíè-
чåñêèм зàдàíèåм íà èõ ðàзðàбîòêó. Здåñь ðàз-
мåщàюòñÿ è мíîãîчèñëåííыå дàòчèêè ïðèбîðîâ
(èëè ñàмè ïðèбîðы) дëÿ èзмåðåíèÿ âñåâîзмîж-
íыõ ýëåêòðèчåñêèõ ïàðàмåòðîâ â êîíòðîëьíыõ
òîчêàõ êîммóòàцèîííîé ïëàòы â ñîîòâåòñòâèè ñ
ýëåêòðèчåñêîé ïðèíцèïèàëьíîé ñõåмîé.
Измåíåíèå òåмïåðàòóðы êîðïóñà мèêðîïðî-
цåññîðà îñóщåñòâëÿåòñÿ, êàê ïðàâèëî, ïðè ïî-
мîщè òåðмîýëåêòðèчåñêîãî мîдóëÿ, ãàбàðèòíыå
ðàзмåðы êîòîðîãî íå ïðåâышàюò ðàзмåðîâ МП.
Óñëîâíî õîëîдíàÿ ïîâåðõíîñòь мîдóëÿ ñ ðåãóëè-
ðóåмîé òåмïåðàòóðîé íàõîдèòñÿ â ïðÿмîм òåïëî-
âîм êîíòàêòå ñ ïьåдåñòàëîм êîðïóñà МП, ïðåд-
íàзíàчåííîãî дëÿ óñòàíîâêè êóëåðà. Нà «ãîðÿ-
чóю» ïîâåðõíîñòь òåðмîýëåêòðèчåñêîãî мîдóëÿ
óñòàíàâëèâàåòñÿ ðàдèàòîð (òåïëîîбмåííèê), îò-
âîдÿщèé â îêðóжàющóю ñðåдó ñóммàðíыé òå-
ïëîâîé ïîòîê îò МП è îò ñàмîãî мîдóëÿ [2].
В зàâèñèмîñòè îò òèïà, ïðîèзâîдèòåëьíî-
ñòè è ðåжèмà ðàбîòы МП èñïîëьзóåòñÿ жèд-
êîñòíîå èëè âîздóшíîå îõëàждåíèå ðàдèàòîðà.
Рåàëèзàцèÿ ñïîñîбà îõëàждåíèÿ ñóщåñòâåííî зà-
âèñèò îò ðàзмåðîâ ñâîбîдíîãî ïðîñòðàíñòâà íà
Проведено CFD-моделирование радиатора с компактной теплоотдающей поверхностью в виде
тупиковых полостей, в которые втекают импактные воздушные струи. Получены тепло-
аэродинамические характеристики и даны рекомендации по конструированию радиаторов такого
типа для отвода тепла от микропроцессоров в ограниченном пространстве.
Ключевые слова: CFD-моделирование, радиатор, тепловое сопротивление, импактные струи, ми-
кропроцессоры.
êîммóòàцèîííîé ïëàòå ñòåíдà â зîíå ðàзмåщå-
íèÿ ñîêåòà ñ мèêðîïðîцåññîðîм. Выñîêàÿ ïëîò-
íîñòь êîмïîíîâêè ïëàòы, òðåбîâàíèå ñâîбîдíî-
ãî дîñòóïà ê джàмïåðàм è èíòåðфåéñàм, à òàê-
жå íàëèчèå мíîãîчèñëåííыõ дàòчèêîâ è èзмå-
ðèòåëьíыõ ïðèбîðîâ îãðàíèчèâàåò ýòî ïðîñòðàí-
ñòâî ãàбàðèòíымè ðàзмåðàмè ñîêåòà ñ ýëåмåíòà-
мè êðåïëåíèÿ â ïëàíå íå бîëåå 50×50 мм è òðå-
бóåò ïðèмåíåíèÿ чðåзâычàéíî êîмïàêòíîãî ðà-
дèàòîðà.
Òðåбîâàíèå êîмïàêòíîñòè ñòàíîâèòñÿ îñîбåí-
íî àêòóàëьíым â ñëóчàå âîздóшíîãî îõëàждå-
íèÿ. В èзâåñòíыõ ðåшåíèÿõ âîздóшíîãî îõëàж-
дåíèÿ мèêðîïðîцåññîðîâ, èññëåдîâàííыõ, íà-
ïðèмåð, â [3—5], èмååòñÿ ðàдèàòîð ñ îðåбðåíè-
åм â âèдå ïëàñòèí ðàзëèчíîé фîðмы è îñåâîé
âåíòèëÿòîð, êîòîðыé, ðàбîòàÿ íà íàãíåòàíèå, íà-
ïðàâëÿåò âîздóшíыé ïîòîê â мåжðåбåðíîå ïðî-
ñòðàíñòâî ðàдèàòîðà. Äëÿ ïîâышåíèÿ ýффåêòèâ-
íîñòè òåïëîîòâîдà ðàдèàòîð мîжåò дîïîëíÿòь-
ñÿ òåïëîâîé òðóбîé [5]. Òàêèå è àíàëîãèчíыå
èм ðàдèàòîðы ïðåêðàñíî ñïðàâëÿюòñÿ ñ зàдà-
чåé îбåñïåчåíèÿ íîðмàëьíîãî òåïëîâîãî ðåжèмà
МП, îдíàêî èз-зà ãàбàðèòíыõ ðàзмåðîâ îíè íå
мîãóò быòь èñïîëьзîâàíы â îãðàíèчåííîм ïðî-
ñòðàíñòâå, õàðàêòåðíîм дëÿ òåðмîòðåíèðîâîчíî-
ãî ñòåíдà. В ýòîм ñëóчàå îдíèм èз ðåшåíèé мî-
жåò быòь óмåíьшåíèå ïëîщàдè òåïëîîòдàющåé
ïîâåðõíîñòè ðàдèàòîðà зà ñчåò ðåзêîãî ðîñòà åå
êîýффèцèåíòà òåïëîîòдàчè бåз óâåëèчåíèÿ îбъ-
åмà îõëàждàющåãî âîздóõà.
Êàê ïîêàзàíî â [6, 7], ïðè íåèзмåííîм ðàñ-
õîдå âîздóõà îбåñïåчèòь ðåзêèé ðîñò êîýффè-
цèåíòà òåïëîîòдàчè ïîâåðõíîñòè ïîзâîëÿåò âы-
ïîëíåíèå â íåé îдíîé èëè íåñêîëьêèõ òóïèêî-
âыõ ïîëîñòåé, â êîòîðыå âòåêàюò èмïàêòíыå
(óдàðíыå) âîздóшíыå ñòðóè. В íàñòîÿщåé ðà-
бîòå дëÿ îцåíêè òåïëî-àýðîдèíàмèчåñêèõ õà-
ðàêòåðèñòèê òàêîãî ðåшåíèÿ ïðèмåíèòåëьíî ê
DOI: 10.15222/TKEA2016.6.30
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
31
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
îõëàждåíèю мèêðîïðîцåññîðîâ быëî ïðîâåдå-
íî CFD-мîдåëèðîâàíèå èмïàêòíî-ñòðóéíîãî ðà-
дèàòîðà ñ òóïèêîâымè ïîëîñòÿмè, фîðмà è ãåî-
мåòðèчåñêèå ïàðàмåòðы êîòîðîãî дîïóñêàюò åãî
ðàзмåщåíèå â îãðàíèчåííîм ïðîñòðàíñòâå ñòåíдà
дëÿ òåðмîòðåíèðîâêè мèêðîïðîцåññîðà.
Ðасчетная область
Нà рис. 1 ñõåмàòèчíî ïîêàзàí îбъåêò èññëå-
дîâàíèÿ (åãî ñèммåòðèчíàÿ ïîëîâèíà), êîòî-
ðыé ïðåдñòàâëÿåò ñîбîé мåòàëëèчåñêèé ðàдèà-
òîð, èмåющèé фîðмó ïàðàëëåëåïèïåдà, è íåмå-
òàëëèчåñêèé ñîïëîдåðжàòåëь.
В âåðõíåм (óñëîâíî) îñíîâàíèè ðàдèàòîðà
âыïîëíåíî ïÿòь òóïèêîâыõ ïîëîñòåé цèëèíдðè-
чåñêîé фîðмы — îдíà â ãåîмåòðèчåñêîм цåíòðå
è чåòыðå ïî óãëàм. Сîîñíî ñ òóïèêîâымè ïîëî-
ñòÿмè ðàñïîëàãàюòñÿ ïÿòь цèëèíдðèчåñêèõ ñî-
ïåë, ñðåзы êîòîðыõ óòîïëåíы âãëóбь ïîëîñòåé.
Ê íèжíåмó (óñëîâíî) îñíîâàíèю ðàдèàòîðà ïîд-
âîдèòñÿ òåïëîâîé ïîòîê îò òåðмîýëåêòðèчåñêîãî
мîдóëÿ è мèêðîïðîцåññîðà. Сîïëîдåðжàòåëь ñ
âõîдíымè îòâåðñòèÿмè ñîïåë ÿâëÿåòñÿ òàêжå è
îñíîâàíèåм ðàñïðåдåëèòåëьíîé êàмåðы (íà ðèñ. 1
íå ïîêàзàíà), â êîòîðóю ïî ãèбêîмó шëàíãó ïî-
дàåòñÿ âîздóõ îò êîмïðåññîðà, ðàñïîëîжåííîãî
зà ïðåдåëàмè ñòåíдà дëÿ òåðмîòðåíèðîâêè.
Вîздóõ, ïîñòóïàÿ â ñîïëî, îбðàзóåò îñåñèм-
мåòðèчíóю ñòðóю, êîòîðàÿ óдàðÿåòñÿ â îñíîâà-
íèå òóïèêîâîé ïîëîñòè è, ðàñòåêàÿñь ïî åå îñíî-
ванию, разворачивается на 180° и вдоль боковой
ïîâåðõíîñòè ïîëîñòè âыõîдèò èз íåå, à зàòåм è
èз ñàмîãî ðàдèàòîðà чåðåз зàзîð мåждó ðàдèàòî-
ðîм è ñîïëîдåðжàòåëåм. Вîзíèêàющèé â òóïèêî-
âîé ïîëîñòè óдàð è ðàзâîðîò ñòðóè ïðèâîдèò ê
зàмåòíîмó âîзðàñòàíèю èíòåíñèâíîñòè òåïëîîò-
дàчè ïî ñðàâíåíèю ñ òðàдèцèîííымè ðåбðèñòы-
мè ðàдèàòîðàмè, чòî ïîзâîëÿåò дîñòèчь òðåбóå-
мîãî òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðè ðåзêîм óмåíь-
шåíèè ïëîщàдè òåïëîîòдàющåé ïîâåðõíîñòè.
Нà рис. 2 ïîêàзàíà 3D-мîдåëь ðàñчåòíîé îб-
ëàñòè ðàдèàòîðà дëÿ CFD-мîдåëèðîâàíèÿ: òâåð-
дîòåëьíыé îбъåм ñîбñòâåííî ðàдèàòîðà ñ òóïè-
êîâымè ïîëîñòÿмè, òâåðдîòåëьíыé îбъåм ñî-
ïëîдåðжàòåëÿ ñ ñîïëàмè è ïðîòîчíыé îбъåм,
ò. å. îбъåм âîздóõà, зàïîëíÿющèé òóïèêîâыå
ïîëîñòè, ñîïëà, зàзîð мåждó ðàдèàòîðîм è ñî-
ïëîдåðжàòåëåм â ãðàíèцàõ ðàñчåòíîé îбëàñòè.
Мîдåëèðîâàíèå ïðîâîдèëîñь ñ цåëью óñòàíîâëå-
íèÿ зàâèñèмîñòè òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ðàдè-
àòîðà îò ñêîðîñòè èñòåчåíèÿ âîздóõà èз ñîïåë,
îò дèàмåòðà ñîïåë, ãëóбèíы ïîãðóжåíèÿ ñðåзà
ñîïëà â òóïèêîâóю ïîëîñòь, à òàêжå îïðåдåëå-
íèÿ åãî àýðîдèíàмèчåñêîé õàðàêòåðèñòèêè, ò. å.
зàâèñèмîñòè ïîòåðè íàïîðà âîздóõà DH îò ñêî-
ðîñòè ñòðóè V.
Мîдåëèðîâàíèå ïðîâîдèëîñь дëÿ ñëåдóю-
щèõ зíàчåíèé ïàðàмåòðîâ ðàñчåòíîé îбëàñòè
(ñм. ðèñ. 1):
— ðàзмåðы ðàдèàòîðà А×В×С = 40×15×20 мм;
— фîðмà òóïèêîâîé ïîëîñòè — цèëèíдð дè-
àмåòðîм D = 12 мм è ãëóбèíîé H = 14 мм;
— òîëщèíà îñíîâàíèÿ ñîïëîдåðжàòåëÿ
h2 = 2 мм;
— âíóòðåííèé дèàмåòð ñîïëà d = 2; 2,5; 3 мм;
— òîëщèíà ñòåíêè ñîïëà 0,5 мм;
Рèñ. 2. 3D-мîдåëь
ðàñчåòíîé îбëàñòè ðàдèàòîðà:
а — îбщèé âèд; б — ðàдèàòîð ñ òóïèêîâымè ïîëîñòÿмè;
в — ñîïëîдåðжàòåëь; г — ïðîòîчíыé îбъåм
Рèñ. 1. Êîíñòðóêцèÿ èмïàêòíî-ñòðóéíîãî ðàдèàòîðà
ñ òóïèêîâымè ïîëîñòÿмè:
1 — ðàдèàòîð; 2 — ñîïëîдåðжàòåëь; 3 — ñîïëî; 4 —
âõîд âîздóõà; 5 — ïîдâîд òåïëîâîãî ïîòîêà
à)
â)
б)
ã)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
32
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
— îòíîшåíèå дëèíы ñîïëà ê åãî дèàмåòðó
(h + h1 + h2)/d = 5,33—8,0;
— ãëóбèíà ïîãðóжåíèÿ ñðåзà ñîïëà â òóïè-
êîâóю ïîëîñòь h = 6; 10; 12 мм;
— зàзîð мåждó ñîïëîдåðжàòåëåм è ðàдèàòî-
ðîм h1 = 8; 4; 2 мм;
— мàòåðèàë ðàдèàòîðà — мåдь;
— мàòåðèàë ñîïëîдåðжàòåëÿ — ïåíîïëàñò.
Ìатематическая модель
Пðè ïðîâåдåíèè мîдåëèðîâàíèÿ быëè ïðèíÿ-
òы ñëåдóющèå дîïóщåíèÿ:
— â ðàñчåòíîé îбëàñòè èмååò мåñòî òóðбó-
ëåíòíыé ðåжèм òåчåíèÿ ñ k-e-мîдåëью òóðбó-
ëåíòíîñòè;
— âÿзêîñòь, òåïëîïðîâîдíîñòь è ïëîòíîñòь
âîздóõà íå зàâèñÿò îò òåмïåðàòóðы;
— â ðàñчåòíîé îбëàñòè èмååò мåñòî ñòàцèî-
íàðíîå òåчåíèå âîздóшíîãî ïîòîêà;
— ãðàâèòàцèîííыå ñèëы ïðåíåбðåжèмî мàëы.
С óчåòîм ñдåëàííыõ дîïóщåíèé мàòåмàòèчå-
ñêàÿ мîдåëь òåчåíèÿ è ñîïðÿжåííîãî òåïëîîб-
мåíà â ðàñчåòíîé îбëàñòè ïðåдñòàâëÿëàñь óðàâ-
íåíèÿмè íåðàзðыâíîñòè, ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè è
Нàâьå—Сòîêñà â ïðîåêцèÿõ íà êîîðдèíàòíыå
îñè X, Y è Z (íàïðàâëåíèå îñè Z ñîâïàдàåò ñ
íàïðàâëåíèåм îñåé ñîïåë, à íàïðàâëåíèå îñè X
ïåðïåíдèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ñèммåòðèè):
— óðàâíåíèå íåðàзðыâíîñòè
=0;yx z
VV V
+ +
X Y Z
(1)
— óðàâíåíèå ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè
2 2 2
2 2 2 ;
x y z
p
T T T
V +V +V =
X Y Z
k T T T
+ +
�C X Y Z
(2)
— óðàâíåíèå Нàâьå—Сòîêñà â ïðîåêцèÿõ íà
êîîðдèíàòíыå îñè
2 2 2
2 2 2
1
x x x
x y z
x x x
V V V
V +V +V =
X Y Z
V V VP
+ + + ;
X X Y Z
(3)
2 2 2
2 2 2
1
;
y y y
x y z
y y y
V V V
V +V +V =
X Y Z
V V VP
+ + +
Y X Y Z
(4)
2 2 2
2 2 2
1
z z z
x y z
z z z
V V V
V +V +V =
X Y Z
V V VP
+ + + ,
Z X Y Z
(5)
температура в расчетной области, °С;
ïðîåêцèè âåêòîðà ñêîðîñòè âîздóõà íà
êîîðдèíàòíыå îñè, м/ñ;
òåïëîïðîâîдíîñòь, Вò/(м∙°С), плотность,
êã/м3, è òåïëîåмêîñòь, Äж/(кг∙°С),
ñîîòâåòñòâóющåé ñðåды (âîздóõà, ðà-
дèàòîðà èëè ñîïëîдåðжàòåëÿ);
âÿзêîñòь âîздóõà, м2/ñ;
дàâëåíèå âîздóшíîãî ïîòîêà, Пà.
ãдå T —
Vx, Vy, Vz —
k, r, Cp —
μ —
P —
Гðàíèчíыå óñëîâèÿ дëÿ óðàâíåíèé (1)—(5)
ñëåдóющèå:
— íà ïîâåðõíîñòÿõ ðàдèàòîðà è ñîïëîдåðжà-
òåëÿ, êîíòàêòèðóющèõ ñ ïðîòîчíым îбъåмîм,
Vx = Vy = Vz = 0;
— íà ãðàíèцå ïðîòîчíîãî îбъåмà, ñîâïàдàю-
щåé ñ ïëîñêîñòью ñèммåòðèè, Vx = 0;
— íà ïîâåðõíîñòÿõ ïðîòîчíîãî îбъåмà, êîí-
òàêòèðóющèõ ñ îêðóжàющåé ñðåдîé, Р = 0;
— ñêîðîñòь âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî V ñî-
âïàдàåò ñî ñêîðîñòью Vz â ýòîм ñåчåíèè;
— òåмïåðàòóðà âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî ðàâ-
íà òåмïåðàòóðå îêðóжàющåé ñðåды T0;
— ê îñíîâàíèю ðàдèàòîðà ïîдâîдèòñÿ òåïëî-
âîé ïîòîê Q;
— íà ïîâåðõíîñòÿõ ðàдèàòîðà è ñîïëîдåðжà-
òåëÿ, íå êîíòàêòèðóющèõ ñ ïðîòîчíым îбъåмîм,
èмåюò мåñòî àдèàбàòíыå óñëîâèÿ.
Пðè âыбîðå дèàïàзîíà зíàчåíèé ñêîðîñòè èñ-
òåчåíèÿ âîздóõà èз ñîïåë óчèòыâàëîñь îãðàíèчå-
íèå íà óðîâåíь àêóñòèчåñêèõ шóмîâ — íå бîëåå
60 дБ дëÿ ëàбîðàòîðíыõ ïîмåщåíèé [8]. Иñõîдÿ
èз ýòîãî, мàêñèмàëьíàÿ ñêîðîñòь âîздóõà V0 дëÿ
ñîïåë ðàñчåòíîé îбëàñòè íå ïðåâышàëà 100 м/ñ.
Иñïîëьзóÿ ðàññмîòðåííóю мàòåмàòèчåñêóю
мîдåëь, â ðàñчåòíîé îбëàñòè îïðåдåëÿëèñь ïîëÿ
òåмïåðàòóðы, ñêîðîñòåé è ëèíèé òîêà. Рåшåíèå
зàдàчè ïðîâîдèëîñь â CAD/CAE-ñèñòåмå ïðî-
åêòèðîâàíèÿ íà ïëàòфîðмå îïåðàцèîííîé ñè-
ñòåмы CAELinux, èñïîëьзóÿ àëãîðèòм CFD-
мîдåëèðîâàíèÿ, ïðèâåдåííыé â [9].
Пî ðåзóëьòàòàм мîдåëèðîâàíèÿ îцåíèâàëîñь
òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå ðàдèàòîðà
0 ,RT T
R =
Q
(6)
ãдå TR — мàêñèмàëьíàÿ òåмïåðàòóðà ðàдèàòî-
ра, °С.
Ðезультаты моделирования и их анализ
Рåзóëьòàòы мîдåëèðîâàíèÿ ïðåдñòàâëåíы íà
рис. 3 è â таблице. Иõ àíàëèз ïîêàзыâàåò, чòî
â дèàïàзîíàõ èññëåдîâàííыõ зíàчåíèé ñêîðîñòè
âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî (50—100 м/ñ) è дèà-
мåòðà ñîïëà (2—3 мм) òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå
èññëåдîâàííîãî èмïàêòíî-ñòðóéíîãî ðàдèàòîðà
ñ òóïèêîâымè ïîëîñòÿмè èзмåíÿåòñÿ îò 0,9 дî
2,6°С/Вò, чåãî âïîëíå дîñòàòîчíî дëÿ ïðîâåдå-
íèÿ òåðмîòðåíèðîâêè íåêîòîðыõ òèïîâ мèêðî-
ïðîцåññîðîâ ñ зàдàíèåм ðÿдà ðåжèмîâ èõ фóíê-
цèîíèðîâàíèÿ [1].
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
33
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
Нàèбîëåå âëèÿющèм íà òåïëîâîå ñîïðîòèâ-
ëåíèå ðàдèàòîðà ïàðàмåòðîм ÿâëÿåòñÿ ñêîðîñòь
âîздóõà â ñòðóå. Êàê âèдíî èз ðèñ. 3, а, óâå-
ëèчåíèå ñêîðîñòè âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî дî
100 м/ñ мîжåò ïðèâåñòè ê зàмåòíîмó óмåíьшå-
íèю òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Одíàêî ïîñêîëь-
êó óâåëèчåíèå ñêîðîñòè ñâÿзàíî ñ ðîñòîм óðîâ-
íÿ àêóñòèчåñêèõ шóмîâ, ïðåдñòàâëÿåòñÿ цåëåñî-
îбðàзíым ïðîâåñòè îòдåëьíîå èññëåдîâàíèå èõ
âзàèмîñâÿзè.
Êàê âèдíî èз ðèñ. 3, б, дëÿ èññëåдîâàííîé ãå-
îмåòðèè ðàдèàòîðà ïðåдïîчòèòåëьíым зíàчåíèåм
дèàмåòðà ñîïåë ÿâëÿåòñÿ 2,5—3,0 мм. Òåïëîâîå
ñîïðîòèâëåíèå ðàдèàòîðà R зíàчèòåëьíî ðàñòåò
ïðè óмåíьшåíèè дèàмåòðà дî 2 мм (à òàêжå è ñ
óмåíьшåíèåм ñêîðîñòè âîздóõà íà âõîдå â ñîï-
ëî) è ïðàêòèчåñêè íå èзмåíÿåòñÿ ïðè óâåëèчå-
íèè бîëåå 3,0 мм.
Нà ðèñ. 3, в âèдíî, чòî èзмåíåíèå ãëóбèíы
ïîãðóжåíèÿ ñðåзà ñîïëà â òóïèêîâóю ïîëîñòь
îò 6 дî 12 мм íå îêàзыâàåò ñóщåñòâåííîãî âëè-
ÿíèÿ íà òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå ðàдèàòîðà, à
зíàчèò, ýòîò ïàðàмåòð мîжåò âыбèðàòьñÿ, èñõî-
дÿ ãëàâíым îбðàзîм èз òðåбîâàíèé ê ãàбàðèòàм
êîíñòðóêцèè.
Аíàëèз дàííыõ, ïðèâåдåííыõ â òàбëèцå, ïî-
êàзыâàåò, чòî дëÿ èññëåдîâàííîé ãåîмåòðèè ðà-
дèàòîðà ïðè ñêîðîñòè âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî
50—100 м/ñ зíàчåíèÿ ïîòåðь íàïîðà âîздóõà ëå-
жàò â дèàïàзîíå 3466—20823 Пà, ïðè ýòîм òðåбó-
åмыé ðàñõîд âîздóõà ñîñòàâëÿåò 0,56—2,54 м3/ч.
Òàêèå зíàчåíèÿ èзбыòîчíîãî дàâëåíèÿ è ðàñõî-
дà âîздóõà бåз òðóдà мîãóò быòь ñîздàíы ñîâðå-
мåííымè êîмïðåññîðàмè, ïðåдíàзíàчåííымè дëÿ
ñòàцèîíàðíîãî îбåñïåчåíèÿ âîздóõîм âыñîêîãî
дàâëåíèÿ ïðîмышëåííыõ ïðåдïðèÿòèé, èññëå-
дîâàòåëьñêèõ ëàбîðàòîðèé, à òàêжå èõ ïîдðàз-
дåëåíèé, ñâÿзàííыõ ñ ïðîâåдåíèåм ðàзíîîбðàз-
íыõ òåïëî-àýðîдèíàмèчåñêèõ èñïыòàíèé èздåëèé
ýëåêòðîííîé òåõíèêè, â òîм чèñëå òåðмîòðåíèðî-
âîê. Пî ñðàâíåíèю ñ îñåâымè è цåíòðîбåжíымè
âåíòèëÿòîðàмè, òðàдèцèîííî ïðèмåíÿåмымè дëÿ
îбåñïåчåíèÿ òåïëîâыõ ðåжèмîâ мèêðîïðîцåññî-
ðîâ, èмïàêòíî-ñòðóéíыé ðàдèàòîð ñ òóïèêîâымè
ïîëîñòÿмè ðàбîòàåò ïðè мåíьшåм (íà ïîðÿдîê)
êîëèчåñòâå âîздóõà è бîëьшåм (íà дâà ïîðÿд-
êà) èзбыòîчíîм дàâëåíèè, чòî ÿâëÿåòñÿ ïðÿмîé
ïëàòîé зà êîмïàêòíîñòь è âыñîêîå àýðîдèíàмè-
чåñêîå ñîïðîòèâëåíèå èññëåдîâàííîãî ðàдèàòîðà.
Зависимость потери напора воздуха в радиаторе DH от скорости воздуха V на входе в сопло,
диаметра сопла d и глубины погружения среза сопла в тупиковую полость h
50 75 V, м/ñ
h = 12 мм
1 — d=2 мм
2 — d=2,5 мм
3 — d=3 мм
R,°С/Вò
2,0
1,5
1,0
0,5
2,0 2,5 d, мм
R,°С/Вò
2,0
1,5
1,0
0,5
6 7 8 9 10 h, мм
R,°С/Вò
2,5
2,0
1,5
1,0
d = 2,0 мм
1 — V=50 м/ñ
2 — V=75 м/ñ
3 — V=100 м/ñ
h = 12 мм
1 — V=50 м/ñ
2 — V=75 м/ñ
3 — V=100 м/ñ
à)
б)
â)
Рèñ. 3. Зàâèñèмîñòь òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ðàдè-
àòîðà îò ñêîðîñòè âîздóõà íà âõîдå â ñîïëî (а), îò
дèàмåòðà ñîïëà (б) è îò ãëóбèíы ïîãðóжåíèÿ ñðåзà
ñîïëà â òóïèêîâóю ïîëîñòь (в)
V,
м/ñ
Пîòåðè íàïîðà âîздóõà â ðàдèàòîðå DH, Пà, ïðè:
d = 2,0 мм d = 2,5 мм d = 3,0 мм
h = 6 мм h = 10 мм h = 12 мм h = 12 мм
50 5372 5335 5339 4572 3466
75 11811 11712 11730 9957 7847
100 20823 20599 20504 17495 14007
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
34
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
Заключение
В ðåзóëьòàòå ïðîâåдåííîãî èññëåдîâàíèÿ
óñòàíîâëåíî, чòî èмïàêòíî-ñòðóéíыé ðàдèàòîð
ñ òóïèêîâымè ïîëîñòÿмè мîжåò быòь ýффåêòèâ-
íым ðåшåíèåм дëÿ îòâîдà òåïëîòы îò мèêðîïðî-
цåññîðîâ â îãðàíèчåííîм ïðîñòðàíñòâå, õàðàê-
òåðíîм ïðè ïðîâåдåíèè òàêîãî âèдà èõ èñïыòà-
íèé, êàê òåðмîòðåíèðîâêà. Вмåñòå ñ òåм ñëåдó-
åò óчèòыâàòь, чòî ðàдèàòîð óêàзàííîãî òèïà îб-
ëàдàåò âыñîêèм àýðîдèíàмèчåñêèм ñîïðîòèâëå-
íèåм è òðåбóåò дëÿ ñâîåé ðàбîòы èñòîчíèêà âîз-
дóõà âыñîêîãî дàâëåíèÿ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ
1. Spokoiny M., Trofimov V. Collider jets cooling method
of microprocessors // Proc. of the 2011 International
Microelectronics and Packaging Society ATW on Thermal
Management, Session 12 “Liquid, phase-change and refrigeration
cooling”.— Palo Alto, CA, USA.— 2011.— P. 1—18.
2. Spokoiny M., Trofimov V., Qiu Х., Kerner J. M.
Enhanced heat transfer in a channel with combined structure
of pins and dimples // Proc. of the 9th AIAA/ASME
Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference.— San
Francisco, CA, USA.— 2006.— P. 1—21.
3. Бóëàâèí Л. А., Аêòàí О. Ю., Нèêîëàåíêî Ò. Ю.,
Нèêîëàåíêî Ю. Е. Эêñïåðèмåíòàëьíîå èññëåдîâàíèå òåм-
ïåðàòóðíîãî ïîëÿ ðàдèàòîðà êóëåðà // Òåõíîëîãèÿ è êîí-
ñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.— 2006.— ¹ 5.—
С. 61—64.
4. Пèñьмåííыé Е. Н., Рîãàчåâ В. А., Бàðàíюê А. В.,
Цâÿщåíêî Я. В. Òåïëîîòâîдÿщàÿ ïîâåðõíîñòь ñ ïëàñòèíчàòî-
ïðîñåчíым îðåбðåíèåм ïðè íèзêîñêîðîñòíîм îбдóâå //
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòó-
ðå.— 2005.— ¹ 4.— С. 43—45.
5. Рàññàмàêèí Б. М., Рîãàчёâ В. А., Хàéðíàñîâ С. М.
Êóëåðы íà òåïëîâыõ òðóбàõ дëÿ òåïëîíàãðóжåííыõ êîмïî-
íåíòîâ ïåðñîíàëьíыõ êîмïьюòåðîâ // Òåõíîëîãèÿ è êîí-
ñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.— 2006.— ¹ 4.—
С. 48—50.
6. Сïîêîéíыé Ю. Е., Òðîфèмîâ В. Е., Оëèбàш Г. В.
Выбîð êîíñòðóêòèâíыõ ïàðàмåòðîâ ðàдèàòîðîâ дëÿ ñòðóé-
íîãî èмïàêòíîãî îõëàждåíèÿ БИС // Òåõíîëîãèÿ è êîí-
ñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.— 1998.— ¹ 1.—
С. 18—19.
7. Сïîêîéíыé Ю. Е., Òðîфèмîâ В. Е., Оëèбàш Г. В.
Пðîåêòèðîâàíèå ðàдèàòîðîâ дëÿ ИС ñî ñòðóéíым èмïàêò-
íым âîздóшíым îõëàждåíèåм // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðó-
èðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.— 1998.— ¹ 2.—
С. 17-19.
8. Бåðåзóцьêèé В. В. Оñíîâè îõîðîíè ïðàці. Хàðêіâ:
Фàêò.— 2007.
9. Òðîфèмîâ В. Е., Пàâëîâ А. Л., Жмóд Е. В.
Вèзóàëèзàцèÿ âзàèмîдåéñòâèÿ ñòðóé ñ òóïèêîâîé ïîëî-
ñòью ðàдèàòîðà дëÿ жèдêîñòíîãî îõëàждåíèÿ мèêðîïðî-
цåññîðà // Òðóды 16-é МНПÊ «СИЭÒ-2015».— Óêðàèíà,
Одåññà.— 2015.— С. 160—161.
Äата поступления рукописи
в редакцию 14.11 2016 г.
К. т. н. В. Є. ТРОФІМОВ, к. т. н. О. Л. ПАВЛОВ, О. О. МОКРОУСОВА
Óêðàèíà, Одåñьêèé íàціîíàëьíèé ïîëіòåõíічíèé óíіâåðñèòåò
E-mail: vovic@ukr.net
CFD-МОÄЕЛЮВАННЯ РАÄІАÒОРА ÄЛЯ ПОВІÒРЯНОГО ОХОЛОÄЖЕННЯ
МІÊРОПРОЦЕСОРІВ В ОБМЕЖЕНОМÓ ПРОСÒОРІ
Проведено CFD-моделювання радіатора з компактною поверхнею тепловіддачи у вигляді тупикових по-
рожнин, у які втікають імпактні повітряні струмені. Отримано тепло-аеродинамічні характеристики
і дано рекомендації щодо конструювання радіаторів такого типу для відводу тепла від мікропроцесорів
в обмеженому просторі.
Ключові слова: CFD-моделювання, радіатор, тепловий опір, імпактні струмені, напівпровідникові
мікросхеми.
V. Е. TROFIMOV, A. L. PAVLOV, E. A. MOKROUSOVA
Ukraine, Odessa national po;ytechnic university
E-mail: vovic@ukr.net
CFD-SIMULATION OF RADIATOR FOR AIR COOLING
OF MICROPROCESSORS IN A LIMITIDED SPACE
One of the final stages of microprocessors development is heat test. This procedure is performed on a special
stand, the main element of which is the switching PCB with one or more mounted microprocessor sockets,
chipsets, interfaces, jumpers and other components which provide various modes of microprocessor operation.
The temperature of microprocessor housing is typically changed using thermoelectric module. The cold surface
of the module with controlled temperature is in direct thermal contact with the microprocessor housing
designed for cooler installation. On the hot surface of the module a radiator is mounted. The radiator
dissipates the cumulative heat flow from both the microprocessor and the module.
DOI: 10.15222/TKEA2016.4.30
UDC 536. 24
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2016, ¹ 6
35
ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
ISSN 2225-5818
REFERENCES
1. Spokoiny M., Trofimov V. Collider jets cooling
method of microprocessors. Proc. of the 2011 International
Microelectronics and Packaging Society ATW on Thermal
Management, Session 12 “Liquid, phase-change and refrig-
eration cooling”. Palo Alto, CA, USA, November 7-9, 2011,
pp. 1-18.
2. Spokoiny M., Trofimov V., Qiu Х., Kerner J.M.
Enhanced heat transfer in a channel with combined structure
of pins and dimples // Proc. of the 9th AIAA/ASME Joint
Thermophysics and Heat Transfer Conference, San Francisco,
CA, USA, 2006, pp. 1-21.
3. Bulavin L.A., Aktan O.Yu., Nikolaienko T.Yu.,
Nikolaienko Yu.E. [Experimental examination of a temperature
field of a heat sink cooler]. Tekhnologiya i konstruirovanie v
elektronnoi apparature. 2006. no 5, pp. 61-64. (Rus)
4. Pismenniy E. N., Rogachev V. A., Baranjuk A. V.,
Tcvyachenko E. V. [Thermal efficiency of with plate-cut fins
in conditions low speed to blow]. Tekhnologiya i konstru-
irovanie v elektronnoi apparature. 2005, no 4, pp. 43-45 (Rus)
5. Rassamakin B. M., Rogachev V. A., Khayrnasov S. M.
[Coolers based on heat pipes for thermally loaded devices of
personal computers]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elek-
tronnoi apparature. 2006, no 4, pp. 48-50. (Rus)
6. Spokoiny Ju.E., Trofimov V.E., Olibash G.V. [The
choice of constructional parameters of heat radiators for LSIC
jet impact cooling]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektron-
noi apparature. 1998, no 1, pp. 18-19. (Rus)
7. Spokoyny Ju.E., Trofimov V. E., Olibash G. V. [The
designing of heat radiators for IC with jet impact air
cooling]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi ap-
parature. 1998, no 2, pp. 17-19. (Rus)
8. Berezuts`kii V.V. [Fundamentals of labor protection].
Kharkov, Fact, 2007, 241 p. (Rus)
9. Trofimov V. E., Pavlov A. L., Zhmud E. V.
[Visualization of the interaction of a jet with a dead-end
cavity of the radiator for liquid cooling of a microprocessor].
Proc. of the 16th International scientific-practical conference
“Modern information and electronic technologies”, Ukraine,
Odessa, 2015, pp. 160-161. (Rus)
High density PCB layout, the requirement of free access to the jumpers and interfaces, and the presence of
numerous sensors limit the space for radiator mounting and require the use of an extremely compact radiator,
especially in air cooling conditions. One of the possible solutions for this problem may reduce the area of the
radiator heat-transfer surfaces due to a sharp growth of the heat transfer coefficient without increasing the air
flow rate. To ensure a sharp growth of heat transfer coefficient on the heat-transfer surface one should make
in the surface one or more dead-end cavities into which the impact air jets would flow.
CFD simulation of this type of radiator has been conducted. The heat-aerodynamic characteristics and design
recommendations for removing heat from microprocessors in a limited space have been determined.
Keywords: CFD-modeling, radiator, heat resistance, impact jet, microprocessor.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Зайков Â. Ï., Ìещеряков Â. È., Æуравлёв Ю. È. Ïрогнозирование показа-
телей надежности термоэлектрических охлаждающих устройств. Книга 2.
Каскадные устройства.— Îдесса: Ïолитехпериодика, 2016.— 124 с.
Êíèãà ïîñâÿщåíà ïðîãíîзèðîâàíèю ïîêàзàòåëåé íàдåжíîñòè êàñêàдíыõ
òåðмîýëåêòðèчåñêèõ óñòðîéñòâ (ÊÒЭÓ) ïðè èõ ïðîåêòèðîâàíèè è îцåíêå
ïîêàзàòåëåé íàдåжíîñòè ÊÒЭÓ âыбðàííîé êîíñòðóêцèè.
Рàññмîòðåíы фóíêцèîíàëьíыå зàâèñèмîñòè, ïîзâîëÿющèå îцåíèòь êàê
îõëàждàющèå âîзмîжíîñòè, òàê è ýíåðãåòèчåñêóю ýффåêòèâíîñòь è ïîêà-
зàòåëè íàдåжíîñòè ïðîåêòèðóåмîãî óñòðîéñòâà â ðàзëèчíыõ òîêîâыõ ðåжè-
мàõ ðàбîòы. Пðîдåмîíñòðèðîâàí ïîдõîд, ïîзâîëÿющèé ïåðåéòè îò ðàñчå-
òîâ ê ïîñòðîåíèю êàñêàдíыõ ÒЭÓ íà îñíîâå óíèфèцèðîâàííыõ мîдóëåé, è
ïîдõîд, êîòîðыé ïîзâîëÿåò îцåíèòь ïîêàзàòåëè íàдåжíîñòè ÊÒЭÓ зàдàí-
íîé êîíñòðóêцèè. Пðîàíàëèзèðîâàíî âëèÿíèå òåïëîâîé íàãðóзêè íà ïàðà-
мåòðы íàдåжíîñòè ÊÒЭÓ. Пðèâåдåíы àëãîðèòмы, êîòîðыå ïîмîãóò ðàз-
ðàбîòчèêó âåñòè îïòèмèзèðîâàííîå ïðîåêòèðîâàíèå РЭА ñ èñïîëьзîâàíè-
åм ÊÒЭÓ èëè âыбðàòь îïòèмàëьíóю дëÿ ïîñòàâëåííîé зàдàчè êîíñòðóê-
цèю ÊÒЭÓ.
Пðåдíàзíàчåíà дëÿ èíжåíåðîâ, íàóчíыõ ðàбîòíèêîâ, à òàêжå ñòóдåí-
òîâ ñîîòâåòñòâóющèõ ñïåцèàëьíîñòåé, зàíèмàющèõñÿ âîïðîñàмè íàдåжíî-
ñòè ýëåмåíòîâ ýëåêòðîíèêè è â цåëîм РЭА, à òàêжå ðàзðàбîòêîé è ïðîåê-
òèðîâàíèåм òåðмîýëåêòðèчåñêèõ óñòðîéñòâ.
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
|