ارائه‌کننده: مصطفی فتحی هفشجانی
استاد راهنما: دکتر محمد مهدی هیهات
استاد مشاور: دکتر محمد ضابطیان، دکتر سجاد بی­غم
استاد ناظر داخلی اول: دکتر مهدی معرفت
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر رضا مداحیان
استاد ناظر خارجی اول: دکتر فرشید چینی
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر مجید سیاوشی
تاریخ: 1403/08/30
ساعت: 8
مکان: دانشکده فنی و مهندسی، بلوک شماره 3، طبقه سوم، اتاق 351

چکیده:
با افزایش شار حرارتی تولیدشده در پردازنده­های نسل جدید، توسعه را­ه­حل­های کارآمدتر خنک­کاری و مدیریت حرارت ضروری است. در این زمینه استفاده از چاه حرارتی میکروکانالی با سیال خنک­ کاری مایع مورد توجه قرار گرفته است. در این رساله، بهبود عملکرد ترموهیدرولیکی چاه حرارتی میکروکانالی با تغییر هندسه میکروکانال و استفاده از محیط متخلخل به صورت عددی و تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می­دهد عملکرد ترموهیدرولیکی چاه حرارتی میکروکانالی واگرای دوشاخه نسبت به میکروکانال موازی مرجع بهبود می ­یابد.
این بهبود عملکرد به دلیل تاثیر همزمان افزایش سطح انتقال حرارت، ساختار­های گرداب ه­ای ایجاد شده در محل قرارگرفتن پره جداکننده جریان، هدایت حرارتی محوری در بدنه چاه حرارتی و کاهش افت فشار میکروکانال اتفاق می­افتد. همچنین نتایج شبیه سازی عددی میکروکانال با پره متخلخل نشان می­ دهد نقش نفوذ جریان سیال در پره متخلخل و ضریب هدایت حرارتی موثر پره، در تعیین عملکرد نسبی چاه حرارتی میکروکانالی با پره متخلخل نسبت به پره جامد موثر است و می­تواند منجر به بهبود یا تضعیف عملکرد نسبی میکروکانال شود. با جایگزین کردن بخشی از ارتفاع پره با ماده متخلخل (پره نیمه متخلخل) می­توان همزمان از نقش مثبت اختلاط سیال در ناحیه متخلخل پره در بهبود  انتقال حرارت استفاده کرد و اثر منفی پخش حرارتی عمودی ضعیف محیط متخلخل را کاهش داد. از این رو، در یک نسبت ارتفاع تخلخل بهینه، مقاومت حرارتی چاه حرارتی میکروکانالی با استفاده از پره نیمه متخلخل کمینه می شود.
چاه حرارتی میکروکانالی واگرا به همراه پره جداکننده ساخته شد و نتایج حاصل از آزمون تجربی با مقادیر شبیه­ سازی عددی مقایسه و اعتبارسنجی روش حل عددی انجام شد. در گام نهایی، مدیریت حرارت با استفاده از قراردادن ماده تغییر فاز دهنده در سقف میکروکانال به صورت تجربی ارزیابی شد. نتایج نشان داد استفاده از ماده تغییر فازدهنده در شرایط اعمال شار حرارتی گذرای پله­ای، تغییر چشمگیری در عملکرد سیستم ایجاد نمی­کند. زمان زیاد تغییر فاز ماده تغییر فاز دهنده به دلیل هدایت حرارتی کم آن و نیز محدودیت میزان ماده به کار رفته در طرح حاضر، از دلایل عمده عدم کارایی طرح می ­باشند.