Zastosowanie tunelu powietrznego do badań konwekcyjnego odprowadzania ciepła z układów elektronicznych

• Autorzy: Felczak M. , Ostrowski B. , Więcek B.

Warianty tytułu

EN

Application of wind tunnel for forced convective cooling of electronic devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono projekt tunelu powietrznego do badań chłodzenia konwekcyjnego układów elektronicznych. Projekt został zweryfikowany poprzez symulacje numeryczne wykonane za pomocą programu FLUENT. W dalszej części pracy przedstawiono metodą laserowego noża świetlnego. Wykorzystuje sieją do pomiaru prędkości przepływu powietrza w tunelu, który to pomiar jest niezbędny do wyznaczenia warunków chłodzenia. W ostatniej części pracy przedstawiony jest przykład zastosowania tunelu do badań odprowadzania ciepła w elektronice. Opisano i zbadano efekt śladu termicznego podczas chłodzenia konwekcyjnego układów elektronicznych.

EN

The article presents design of a low-speed wind tunnel for forced convective cooling investigations of electronic devices. Design method of the tunel is presented. Results are verified by numerical simulations completed with the Fluent software. Particle image velocimetry method (PIV) as one of the method proposed for air velocity measurements is presented. Velocity measurements during wind tunnel investigations are necessary to know electronic devices cooling conditions. In the last section of the article, an example of electronic cooling investigations for the designed wind tunnel, is presented. It illustates the importance of thermal wake effect during heat dissipation in electronics.

Słowa kluczowe

PL

tunel powietrzny; układ elektroniczny; chłodzenie; chłodzenie konwekcyjne; program Fluent; metoda laserowego noża świetlnego; metoda PIV

EN

wind tunnel; electronic device; cooling; convective cooling; Fluent software; particle image velocimetry method; PIV method

• Wydawca: Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki
• Czasopismo: Elektronika : prace naukowe
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 9
• Strony: 107--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Felczak M.

• Institute of Electronics, Technical University of Łódź, ul. Wolczanska 223, 90-924 Lodz, POLAND, tel. (48) (42) 631 26 56, fax (48) (42) 636 22 38, e-mail: [e-mail]

autor

Ostrowski B.

• Institute of Electronics, Technical University of Łódź, ul. Wolczanska 223, 90-924 Lodz, POLAND, tel. (48) (42) 631 26 35, fax (48) (42) 636 22 38, e-mail: [e-mail]

autor

Więcek B.

• Institute of Electronics, Technical University of Łódź, ul. Wolczanska 223, 90-924 Lodz, POLAND, tel. (48) (42) 631 26 35, fax (48) (42) 636 22 38, e-mail: [e-mail]

Bibliografia

• [1] A.K. da Silva, S. Lorente, A. Bejan. Optimal distribution of discrete heat sources on a plate with laminar forced convection, International Journal of Heat and Mass transfer, vol. 47, 2004, pp.2139-2148.
• [2] B.A. Jubran, A.S. Al- Salaymech. Thermal wakes measurement in electronic modules in the presence of heat transfer enhancement devices, Applied Thermal Engineering vol. 19, 1999, pp.1081-1096.
• [3] A.M. Anderson, Comparison of Computational and Experimental Results for Flow and Heat Transfer from an Array of Heated Blocks Journal of Electronic Packaging, Transactions of the ASME, Vol. 119, 1997, pp. 32-39.
• [4] A. M. Anderson and R. J. Moffat, A New Type of Heat Transfer Correlation for Air Cooling of Regular Arrays of Electronic Components, Proceedings of ASME Winter Annual Meeting, 1990, pp. 27-39.
• [5] D. E. Arvizu and R. J. Moffat, The Use of Superposition in Calculating Cooling Requirements for Circuit Board Mounted Electronic Components, Proceedings of the 32nd Electronic Components Conference, IEEE, 1982, Vol. 32, pp. 133-144.
• [6] M. Faghri, A. Ray and S. Sridhar, Entrance Heat Transfer Correlation for Air Cooling of Arrays of Rectangular Blocks, Heat Transfer Enhancement in Electronics Cooling, ASME HTD, Vol. 183, 1991, pp. 19-23.
• [7] C. W. Leung and H. J. Kang, Convective Heat Transfer from Simulated Air- -Cooled Printed-Circuit Board Assembly on Horizontal or Vertical Orientation, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 25, 1998, No. 1, pp. 67-80.
• [8] R. J. Moffat, D. E. Arvizu and A. Ortega, Cooling Electronic Components: Forced Convection Experiments with an Air-Cooled Array, Heat Transfer in Electronic Equipment, ASME HTD, Vol. 48, 1985, pp. 17-27.
• [9] R. J. Moffat and A. M. Anderson, Applying Heat Transfer Coefficient Data to Electronics Cooling, ASME Winter Annual Meeting, 1988, Chicago, IL.
• [10] M. Molki, M. Faghri and O. Ozbay, A Correlation for Heat Transfer and Wake Effect in the Entrance Region of an In-Line Array of Rectangular Blocks Simulating Electronic Components, ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 117, 1995, pp. 40-46.
• [11] R. D. Mehta, P. Bradshaw, Design rules for small low speed wind tunnels, Aeronautic Journal, 1979, pp. 443-449.
• [12] J. B. Barlow, W. H. Rae (Ir), A. Poe, Low - speed wind tunnel testing, John Wiley & Sons, Third Edition, 1999, pp. 1-232.
• [13] A. P. Byrkin, S. P. Ponomaryov, V. S. Ponomaryova and A. P. Filatov, Aerodynamic Design of Nozzles for Subsonic and Transonic Wind Tunnels, AGARD Conference, 1997, pp. 32-1 /32-10.
• [14] O. Leon, Optimisation of heat sinks by computational flow dynamics techniques, rozprawa doktorska, Uniwersytet Gent, 2003, Belgia.
• [15] M. Felczak, B. Więcek; Modelling and thermography measurements of thermal wake effect in electronic components, Proc. QIRT 2004, Belgia, 2004.
• [16] M. Felczak, B. Więcek, T. Wajman, Optimisation of Wind Tunnel Design For Forced Convective Electronic Devices Cooling, Thermal Problems In Electronics, MICROTHERM’03 Conference, 29 June - 2 July 2003, Łódź, Poland. 
• [17] M. Felczak, B. Więcek, T. Wajman, Design of wind tunnel for electronic devices forced cooling investigations, MIXDES - 10th International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Łódź, 26-28 June 2003.
• [18] Von Karman Institute For Fluid Dynamics, Belgium, http://www.vki.ac.be/
• [19] B. Staniszewski, Wymiana ciepła podstawy teoretyczne, Warszawa 1980 PWN.
• [20] P. Mirek, Eksperymentalna analiza przepływów dwufazowych ziarna-gaz z wykorzystaniem technik optycznych, Częstochowa 2002.
• [21] Oficjalna strona Dantec Dynamics, http://www.dantecdynamics.com/index.html