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J-GLOBAL ID：202202251217209514   整理番号：22A0941297

トポロジー最適化(CEBTO)法に基づく輪郭抽出を用いたマイクロチャネルヒートシンクの熱設計【JST・京大機械翻訳】

Thermal design of microchannel heat sinks using a contour extraction based on topology optimization (CEBTO) method

著者 (6件)： Zhou Jianhong (MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) ,  Lu Mingxiang (MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) ,  Zhao Qi (MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) ,  Hu Dinghua (MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) ,  Qin Hanshi (School of Low Carbon Economics, Hubei University of Economics, Wuhan, Hubei 430205, China) ,  Chen Xuemei (MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)
資料名： International Journal of Heat and Mass Transfer  (International Journal of Heat and Mass Transfer)
巻： 189  ページ： Null  発行年： 2022年 
JST資料番号： C0390A  ISSN： 0017-9310  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： トポロジー最適化(TO)は,マイクロチャネル熱シンク(MCHS)を設計するための有効な方法であることが証明されている。しかし,比較的高い計算コストと貧弱な数値安定性のため,高いReynolds数(Re)の下で熱流体TOを設計することは,まだ困難である。本研究では,閾値速度(U_t,最大速度U_maxに比例する)に基づくフィンの形状を最適化し,高Re下でのMCHSの水熱性能を改善するために,トポロジー最適化(CEBTO)法に基づくContour抽出を提案した。3D共役熱伝達数値モデルを確立して,従来のTO法とCEBTO法によって発生するMCHSの流体流と熱伝達特性を研究した。その結果,高Re下での停滞ゾーンの面積の除去により,CEBTO生成ヒートシンクは,TO生成のものと比較して,壁との流体とより均一な速度分布とのより良い相互作用を有することが分かった。しかし,停滞ゾーン領域の除去もチャネル幅の減少をもたらし,CEBTO生成ヒートシンクの摩擦損失を増加させる。それにもかかわらず,CEBTO生成ヒートシンクは,より小さい総エントロピー生成速度のために,TO設計と比較して,より良い全体的性能を有した。例えば,CEBTO-I(U_t=28%U_max)は,TO-I(すなわち,肺胞状形状を有するTO生成ヒートシンク)と比較して,流量エントロピー生成率の10.1%増加と熱エントロピー生成率の7.1%低減で,最良の総合性能を示し,0.92(Re=1715)のエントロピー生成数の増加につながった。最後に,CEBTO-I(U_t=28%U_max)を,マイクロミリング技術により製造し,その水熱性能を,数値シミュレーションの精度を検証するために実験的に調査した。実験におけるCEBTO生成ヒートシンクの圧力降下と温度は数値シミュレーションと良く一致した。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *最適化 ,  シミュレーション ,  相互作用 ,  速度分布 ,  熱伝達 ,  流体流 ,  流量 ,  フィン ,  数学モデル ,  流体 ,  Reynolds数 ,  *ヒートシンク ,  三次元 ,  エントロピー生成 ,  *マイクロチャネル
準シソーラス用語： 数値シミュレーション ,  数値モデル ,  共役熱伝達 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： トポロジー最適化 ,  マイクロチャネルヒートシンク ,  共役熱伝達 ,  熱水性能 ,  エントロピー生成

分類 (1件)： 熱交換器,冷却器  (PA03020G)

タイトルに関連する用語 (4件)： トポロジー最適化 ,  法 ,  輪郭抽出 ,  熱設計