Режим нестационарного обтекания радиатора

Для своей магистерской работы я моделирую охлаждение микрочипа 2.5D (2 кристалла рядом друг с другом на промежуточном элементе (кусок кремния с межсоединениями)). Итак, я хочу рассчитать поток через чип и прикрепленный к нему радиатор с прямыми ребрами. Жидкость может течь только через ребра радиатора. Скорость на входе составляет более 2 м/с, так что влияние естественной конвекции отсутствует. Поток можно рассматривать как комбинацию шага вперед и шага назад.

Я рассчитал число Рейнольдса между ребрами, и оно составило 1075. Таким образом, поток должен быть ламинарным (по крайней мере, я так думаю). Из-за большой скорости поток из-за нестационарности за радиатором (я могу рассчитать поток только с переходным вариантом в fluent). Я предположил, что это нестационарное ламинарное течение. Но когда я смотрю на скорость в точке, она не периодична во времени. Таким образом, течение за радиатором может находиться в переходном или турбулентном режиме. Но я не уверен в этом.

Есть ли способ проверить режим за радиатором?

Есть ли у вас изображения геометрии радиатора и результаты моделирования? Если бы мне пришлось предположить, что ваш радиатор не плавно переходит в свободный поток снова, поэтому вы получаете некоторое разделение на задней кромке ребер.
Это больше похоже на вопрос гидродинамики, чем электроники.
@Spehro - действительно так, но это, безусловно, серьезная проблема для дизайна электроники; хороший ответ был бы полезным ресурсом.
@BrianDrummond Действительно. Интересно, может ли у него быть больше шансов получить хороший ответ в другом месте.
Размер радиатора 28 на 28 мм. Имеется 10 плавников высотой 10 мм. Сечение канала между ребрами 2х10мм. Входной и выходной воздуховод имеет ширину 28 мм и высоту 15,24 мм. Весь поток должен проходить через ребра.

Ответы (1)

Даже если в противном случае поток был бы ламинарным, у квадратного штифта будет отрывной поток с турбулентным следом при любых скоростях, кроме самых медленных. Где происходит ламинарно-турбулентный переход, зависит от точной геометрии, но шероховатость и внезапные ступени, как правило, способствуют турбулентности. Поток через воздуховод перед радиатором также, вероятно, будет турбулентным, быстрым и, скорее всего, управляемым вентилятором, создающим турбулентность. Не придавайте слишком большого значения числу Рейнольдса, чтобы определить, является ли поток ламинарным, потому что, как только поток становится турбулентным, он имеет тенденцию оставаться турбулентным. Турбулентность может погаснуть, но обычно это требует особых проектных усилий.

Выполнив как CFD-моделирование, так и упрощенные расчеты в закрытой форме для аналогичных задач, я предпочитаю закрытую форму. Мой подход состоял бы в том, чтобы использовать геометрию ребер и скорость потока для расчета эквивалентного коэффициента пленки. час для плоской пластины того же размера, что и основание радиатора. Книга Инкропера и ДеВитта «Введение в теплопередачу» является хорошим источником формул для этого. Затем используйте это как граничное условие для кондуктивной передачи тепла от кристаллов к поверхности радиатора. Установившуюся задачу теплопроводности гораздо проще поставить и решить быстрее, чем нестационарную задачу CFD. Как минимум, это будет хорошая проверка против симуляции.

Спасибо за Ваш ответ! Но цель моей магистерской работы — найти эффективный способ расчета охлаждения для микросхем 2,5D. Поэтому я хотел доказать, что симуляция МКЭ с коэффициентом конвективной теплопередачи h вне корреляций достаточно точна путем сравнения с полным CFD-расчетом. И, как вы говорите, поток за радиатором, скорее всего, не ламинарный. Тогда остается вопрос, что это за поток. Это может быть переходный или турбулентный режим. Это важно знать, чтобы использовать правильные уравнения (модель k-эпсилон и т. д.).
Режим нестационарного обтекания радиатора
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v