Study of Supersonic Micro-Channel for Cooling Electronic Devices
Notice bibliographique
Résumé
In this study, we focus on a micro-scale cooling device using a supersonic single phase gas flow. The single phase gas cooling system has advantages for cooling electronics device in a micro-scale. Generally, the forced convective heat transfer by single phase gas flow has a lower heat transfer coefficient than other heat transfer mechanisms. However, the heat transfer rate can be largely improved with a low temperature flow that is generated by isentropic expansion in supersonic nozzle. The objective of this study is to conduct a numerical evaluation of the possibility of this cooling system with a supersonic air flow through a heated micro-fin array. In order to calculate the supersonic flow inside the nozzle and evaluate the effect of the nozzle shape on the heat transfer, two types of nozzles are designed. One nozzle is a typical supersonic nozzle called Laval nozzle. The other is named Bump nozzle which has a simple arc shape at the throat. The channel size of both nozzles are about 200 μm in width and 2743.1 μm in length. In order to estimate the cooling performance, the numerical simulations were conducted by using ANSYS FLUENT 12.1 with the density-based Roe-FDS method. The inlet pressure, outlet pressure, and total pressure were set to 290 kPa, 100 kPa, and 367.1 kPa, respectively. The stagnation temperature and wall temperature were assumed 300 K and 350 K, respectively. The values of bulk mean temperature and Nusselt number were estimated. In both nozzles, the calculated bulk mean temperature was about 230 K and the Nusselt number was 7.54, which is the theoretical value of laminar forced convection between the parallel plates. The results showed that the Bump nozzle had almost the same cooling performance as the Laval nozzle in spite of its simple geometry in the each single channel. In addition, the Bump nozzle can have 4 times the number of channels the Laval nozzle configuration can occupy the same area because of its shape. This indicates that cooling performance of a device that includes the Bump nozzle geometry is higher than that of the Laval nozzle.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».