열 싱크

열 싱크 재료를 사용하여 기하학적으로 간단한 모형으로 열 싱크 구성요소의 성능을 시뮬레이션할 수 있습니다. 모형에 종횡비(핀 간격 대비 핀 높이의 비율)가 큰 열 싱크가 포함되어 있으면 이러한 구성요소를 메슁하기 위해 많은 요소가 필요합니다. 이러한 경우 해석을 시작하게 되더라도 많은 요소 수로 인해 전체 시스템을 해석하는 데 더 많은 비용이 들고 문제도 발생할 수 있습니다.

모델링 고려 사항

열 싱크 재료를 사용할지 여부를 결정할 때 다음 사항을 고려하십시오.

열 싱크 재료는 상관 관계를 사용하여 열 싱크의 자세한 모델링을 예측합니다. 주로 완전 슈라우드 열 싱크의 실험 결과를 기반으로 하는 상관 관계는 예측 가능한 설계 결정을 내릴 수 있는 좀 더 빠른 결과를 제공합니다. 상관 관계 및 지배 방정식에 대해 자세히 알아봅니다.
비슈라우드 열 싱크에 대해 열 싱크 재료를 사용할 수 있지만 보존적 결과(더 높은 구성요소 온도)를 예상할 수 있습니다.
상관 관계는 모형 접근 표면에 주로 수직이 아닌 흐름의 효과를 고려하지 않습니다.
열 싱크가 많거나 열 싱크의 종횡비가 큰 경우 요소 수가 빠르게 증가하여 열 싱크 재료를 좀 더 유용하게 만들어줍니다.
열 싱크 상관 관계는 열 싱크 내의 층류 흐름 가정을 기반으로 합니다.
열 싱크는 입방체이고 유체에 완전히 잠겨야 합니다.
열 싱크는 둘 이상의 칩 부품과 접할 수 있으며 칩과 동일한 외곽설정을 가질 필요는 없습니다.
열 싱크 재료는 자연 대류를 지원하지만 이러한 조건의 접근 표면을 추측해야 합니다.
열 싱크 재료가 접하는 칩 부품은 메쉬된 솔리드 부품이어야 합니다. 즉, 칩 부품은 압축 열 모형(CTM), 화력 구성요소(TEC), 열 교환기 등의 재료를 사용할 수 없습니다.
열 싱크의 접근 표면 또는 출구 표면에는 경계 조건을 적용할 수 없습니다. 외부 측면 표면에 경계 조건을 적용할 수 있습니다.

상관 관계 요구사항

열 싱크 재료가 올바르게 사용되려면 열 싱크의 물리적 형상 및 작동 조건이 특정 요구 사항을 충족해야 합니다.

마이크로 채널

채널 길이의 95%에서 흐름이 완전히 전개되도록 채널이 충분히 깁니다.

L/D_{h_ch}> 0.05Re_{D_{h_ch}}. 여기서 L = 채널 길이, D_{h_ch} = 채널 유압 지름, Re_{D_{h_ch}} = 채널의 레이놀즈 수
L/D_{h_ch}> 0.05PrRe_{D_{h_ch}}. 여기서 L = 채널 길이, D_{h_ch} = 채널 유압 지름, Pr = 프란틀 수, Re_{D_{h_ch}} = 채널의 레이놀즈 수

채널 폭에 대한 채널 높이 비율(4+):

H_ch/w_ch > 4. 여기서 H_ch = 채널 높이, w_ch = 채널 폭

유체 전도율 대비 솔리드 전도율 비율(20+):

k_s/k_f > 20. 여기서 k_s = 솔리드 전도율, k_f = 유체 전도율

핀-Fin

0.71보다 크거나 같은 프란틀 수:

Pr >= 0.71

40에서 1000 사이의 레이놀즈 수:

40 <= Re_{d_cp} <= 1000. 여기서 Re_{d_cp} = 핀 지름에 기반한 레이놀즈 수

접근 속도(1~6m/s):

1 m/s <= U <= 6 m/s. 여기서 U = 열 싱크 입구의 속도(m/s)

핀 지름(1~3mm):

1 mm <= d <= 3 mm. 여기서 d = 핀 지름

핀 지름(1.25~3) 대비 종방향(흐름 방향) 핀 간격 비율:

1.25 <= S_L/d <= 3. 여기서 S_L = 종방향 핀 간격, d = 핀 지름

핀 지름(1.25~ 3) 대비 횡방향(흐름 방향에 법선) 핀 간격 비율:

1.25 <= S_T/d <= 3. 여기서 S_T = 횡방향 핀 간격, d = 핀 지름

간격띄우기 스트립

중간 프란틀 수를 갖는 가스 또는 액체

모형 유형 선택

단일 부품 또는 두 부품 중에서 하나를 선택하여 물리적 열 싱크를 나타냅니다. 실제 구성요소의 핀이 얇은 기준 재료에 부착되면 단일 부품 모형을 사용하고, 그렇지 않으면 2부품 모형이 적절합니다. 얇은 재료와 얇지 않은 재료 간은 어떻게 구분할 수 있습니까? 두께가 전체 구성요소 높이의 작은 비율을 차지하고 기준이 흐름에 큰 영향을 미치지 않으면 기준이 얇습니다.

단일 부품 모형 특성:

형상은 실제 구성요소와 동일한 외형을 갖는 단순 블록으로 구성됩니다.
베이스 판은 얇으며 흐름 특성에 큰 영향을 미치지 않습니다.
블록의 외곽설정은 연관된 칩과 동일합니다.
연관된 칩은 솔리드 재료 유형이어야 합니다. 예를 들어, 압축 열 모형 유형은 사용할 수 없습니다.
칩 및 열 싱크는 직접 접촉됩니다.

두 부품 모형 특성:

형상은 각각 베이스 판 및 핀 영역과 동일한 외형을 갖는 단순 블록으로 구성됩니다.
베이스 판은 두꺼우며 흐름 특성에 영향을 줍니다.
베이스 판 및 블록의 외곽설정이 연관된 칩보다 큽니다.
연관된 칩은 압축 열 모형 유형을 사용합니다.
열 싱크는 여러 개의 칩과 접합니다.

모형 설정

단일 부품 또는 2부품 중에서 모형 유형을 선택하면 모형 형상을 작성하고 재료 특성을 정의하여 실제 구성요소를 적절히 시뮬레이션할 수 있습니다.

형상

CAD 모형에서 열 싱크를 간단한 입방체 솔리드로 대치합니다. 솔리드는 열 싱크와 동일한 외형 치수를 갖습니다. 두 부품 모형을 선택하는 경우 두 솔리드는 기준 영역에 대한 열 싱크와 핀 영역에 대한 열 싱크를 각각 나타냅니다.

기준 두께

열 싱크 재료 모형 상관 관계는 기준 두께를 사용하여 베이스 판을 통한 열 전달을 확인합니다.

단일 부품 모형의 경우 실제 기준 두께를 지정합니다.
두 부품 모형의 경우, 단순 블록 솔리드를 모델링하여 베이스 판을 나타내므로 0을 지정합니다. 0이 아닌 값을 지정하면 추가로 시뮬레이션된 베이스 판 두께가 블록 두께를 초과하게 됩니다.

기준 전도율

베이스 판 재료 전도율을 입력합니다.

핀 전도율

핀 재료 전도율을 입력합니다.

유형

열 싱크의 구성과 가장 잘 일치하는 변형 방법을 선택합니다. 그런 다음, 연관된 핀 매개변수를 입력합니다.

모형 사용 검증

해석 후에 열 싱크 구성요소와 연관된 결과를 확인하여 열 싱크 재료 형상 및 흐름 조건이 유효한지 알아봅니다. 상태 = 정상 작동은 열 싱크 재료의 사용이 허용됨을 나타냅니다. 그렇지 않으면 상태 줄에 해당 재료가 작동 조건에 유효하지 않은 이유에 대한 정보가 제공됩니다.

열 싱크 재료의 상태를 확인하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

요약 파일에서 열 싱크 상태를 볼 수 있습니다. 검토 상황에 맞는 메뉴에서 요약 파일을 클릭하여 요약을 볼 수 있습니다.
열 싱크대 재료 위에 커서를 잠시 둡니다. 재료의 상태 및 일부 작동 결과를 제공하는 툴팁이 나타납니다.

주: 초기 반복 동안, 형상 및 작업 조건이 괜찮다고 하더라도 열 싱크 재료 툴팁이 비정상적인 작업을 나타낼 수 있습니다. 상태 값을 평가하기 전에 해석이 100회 반복을 초과할 때까지 기다리십시오.

열 싱크 재료 작성 및 지정에 대해 자세히 알아보십시오.