Akademik Veri Yönetim Sistemi
ULIBTK’24 Uluslararası Katılımlı 23. Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Ankara, Türkiye, 6 - 08 Eylül 2023, cilt.2, ss.1043-1051
In this study, the AFT-Air Flow Through (AFT-Air Flow Through) method, which is one of the methods of
cooling high power consuming electronic cards at module level, is investigated. The ANSI/VITA 48.8-2017 standard
is taken as a reference for the implementation of the method. This standard allows the cooling of the components on
the board without contact with the cooling air by placing fins in a limited area inside the module. The fins are applied
on a 3U (100*1600mm) form factor plug-in module that serves as a heat sink. To observe the effects of 1 mm, 2 mm
and 3 mm fin thickness plate type fins on the cooling performance and flow dynamics of the module, numerical studies were completed using FLOEFD. In order to show the thermal performance of the modules comparatively, the pressure drop across the module (ΔP), the thermal resistance (R), which indicates the heat dissipation capacity of the module, and the convection heat transfer coefficient (h), which indicates the heat transfer rate between the finned surface and the coolant, were calculated. Temperature, velocity and pressure distribution contours were created on the plug-in module with the data obtained as a result of the analyzes completed for laminar flow developing in the inlet section under 100W heat load at 25°C air inlet temperature and 0.003 kg /s mass flow rate. As a result, it is observed that increasing the fin thickness on the heat source contributes positively to the thermal performance of the module. The module with 3 mm fin thickness has a 42% faster heat transfer rate than the module with 2 mm thickness and 89% faster than the module with 1 mm thickness.
Gerçekleştirilen bu çalışmada, yüksek güç tüketen elektronik kartların modül seviyesinde soğutulması yöntemlerinden biri olan, içerisinden direk hava akışı metoduyla elektronik modüllerin soğutulması (AFT-Air Flow Through) yöntemi incelenmiştir. Yöntemin uygulanması aşamasında, ANSI/VITA 48.8-2017 standarttı referans alınmıştır. Bu standart, modül içerisinde kısıtlı bir alana kanatçık yerleştirilerek, kart üzerindeki bileşenlerin soğutma havası ile teması olmaksızın soğutulmasına imkan sunmaktadır. Kanatçıklar, 3U (100*1600mm) biçim faktörüne sahip ısı emici görevindeki takılabilir modül üzerine uygulanmıştır. 1 mm, 2 mm ve 3 mm kanatçık kalınlığındaki plaka tipi kanatçıkların, modülün soğutma performansı ve akış dinamikleri üzerindeki etkilerini gözlemlemek için sayısal çalışmalar FLOEFD kullanılarak tamamlanmıştır. Modüllerin termal performanslarını karşılaştırmalı olarak gösterebilmek için modül üzerindeki basınç düşümü (ΔP), modülün ısı atabilme kapasitesini gösteren termal direnç (R) ve kanatçıklı yüzey ile soğutucu akışkan arasında ısı transfer hızını gösteren taşınım ısı transfer katsayısı (h), hesaplanmıştır. Ayrıca basınç düşümü literatürede plaka tipi kanatçık geometrisine sahip ısı emiciler için uygun olan analitik denklemler kullanılarak da hesaplanmıştır. 100W ısı yükü altında 25°C hava giriş sıcaklığında ve 0.003 kg/s kütlesel debi altında, giriş bölgesinde gelişen laminar akış için tamamlanan analizler sonucunda elde edilen veriler ile takılabilir modül üzerinde sıcaklık, hız ve basınç dağılım konturleri oluşturulmuştur. Sonuç olarak, ısı kaynağı üzerinde kanatçık kalınlığının arttırılması, modülün termal performansına olumlu katkı sağladığı gözlemlenmiştir. 3 mm kanatçık kalınlığına sahip modül, 2 mm kalınlığa sahip modülden %42, 1 mm kalınlığa sahip modülden %89 daha hızlı bir ısı transfer oranına sahiptir.