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Conjugación de Transferencia de Calor y Modelado de Flujo de Fluido para Enfriamiento por Impacto de Microchorros Líquidos con Canales de Alimentación y Drenaje Alternos

Autores: Wei, Tiwei; Oprins, Herman; Cherman, Vladimir; Beyne, Eric; Baelmans, Martine

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Conjugación de Transferencia de Calor y Modelado de Flujo de Fluido para Enfriamiento por Impacto de Microchorros Líquidos con Canales de Alimentación y Drenaje Alternos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Microchorro líquido
Enfriamiento por impacto
Transferencia de calor
Investigaciones numéricas
Dinámica de fluidos
Navier-Stokes promediado por Reynolds

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El enfriamiento por impacto de microchorros líquidos ha demostrado ser una solución potencial para la eliminación de calor de dispositivos electrónicos como los chips de integración a gran escala (VLSI). La dinámica posterior al impacto del chorro, específicamente la interacción entre los frentes líquidos en la superficie generada por los chorros, es un criterio crítico que mejora las características de transferencia de calor. Si bien algunos estudios experimentales seminales han investigado este atributo, la cantidad de datos y análisis precisos está limitada por las deficiencias de los experimentos en la vida real. En este artículo, se llevan a cabo investigaciones numéricas sobre la dinámica de fluidos y la transferencia de calor en sistemas de enfriamiento por microchorros. Específicamente, este documento aborda la cuestión sobre la fidelidad necesaria de las simulaciones. Se comparan diferentes modelos de Navier-Stokes promediados por Reynolds (RANS) con la simulación de Grandes Eddies (LES) y se muestra claramente la fidelidad potencial de diferentes cierres basados en la viscosidad de remolino. Se hacen recomendaciones sobre los cierres RANS que deberían ofrecer el mejor rendimiento. Se demuestra que el modelo de Transporte de Estrés Cortante (SST) de transición y el modelo k-SST muestran una excelente capacidad para predecir el Nu local o promedio, así como el coeficiente de presión local f, con menos del 5% de diferencia en el rango de 30 < Red < 4000, en comparación con el modelo de referencia LES. Para las mediciones experimentales en el rango de 130 < Red < 1400, el modelo LES, el modelo SST de transición y el modelo k-SST muestran todos menos del 25% de error de predicción. Además, se muestra que la validez de la suposición de celda unitaria para la distribución de temperatura y flujo depende de la tasa de flujo.

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