선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 컴퓨터용 수냉식 냉각시스템에 사용할 수 있도록 축소 제작된 방열기의 헤더부 튜브삽입 길이 변화에 따른 열전달 및 유동특성을 평가하기 위해 3가지 샘플을 선정하였다. 선정된 샘플들의 해석적 연구를 위해 CFD 상용코드인 CFX-11(4)을 사용하였다.
제안 방법
- 항온조로 물의 온도를 일정하게 유지한 후 펌프를 가동시켜 유량을 조절하였다. 그리고 풍동을 가동시켜 시험부에서 풍속을 측정하여 일정한 풍속으로 유지하도록 한 후 항온항습기를 가동시켜 Tunnel 입구공기의 온도를 20℃로 일정하게 조절하였다. 유입되는 공기와 물의 온도가 일정해지면 열전대를 이용하여 입구와 출구의 온도를 측정하였다.
- 방열기에서 튜브 삽입길이에 따른 유량균일도를 파악하기 위해, 각 튜브에서의 유량을 분석하였다. Fig.
- 과도하게 많은 격자점은 높은 사양의 CPU를 요구할 뿐만 아니라 해석시간이 길어지는 단점을 갖고 있다. 본 해석모델은 효과적인 격자를 형성하기 위하여 헤더부와 튜브를 나누어 격자를 생성하였다.
- 격자를 생성하기 위해 CFX-Mesh를 사용하였다. 비정렬 격자를 기본으로 경계층의 열전달과 유동특성 해석의 정확도를 높이기 위하여 채널 내의 9개 홀(hole) 경계면 부근에 조밀한 격자와 인플레이션 효과를 주었다.
- 시험부의 온도변화가 ±0.5℃ 이내, 압력은 ±0.1kPa이내의 범위에 있을 때 정상 상태에 도달하였다고 판단하고 이때부터 데이터를 측정하여 기록장치(DA100)와 RS-232C 케이블을 통해 PC로 전송하여 처리하였다.
- 실제 형상에서 루버핀과 접합되어 있는 튜브의 양쪽면에 공기측 열전달계수를 경계조건으로 하였다. 이 때 열전달계수는 샘플 2의 실험을 통하여 얻어진 값을 사용하였다.
- 유량분배의 균일성을 판단하기 위해 각 튜브에서의 유량을 분석 하였는데, 각 패스의 유량은 다음과 같은 유량비(flow rate ratio, FR)로 나타내었다.(8)
- 그리고 풍동을 가동시켜 시험부에서 풍속을 측정하여 일정한 풍속으로 유지하도록 한 후 항온항습기를 가동시켜 Tunnel 입구공기의 온도를 20℃로 일정하게 조절하였다. 유입되는 공기와 물의 온도가 일정해지면 열전대를 이용하여 입구와 출구의 온도를 측정하였다. 해석데이터와 비교를 하기 위해 샘플 2의 헤더형상을 가진 방열기를 실험하였다.
- 컴퓨터용 수냉식 시스템에 사용할 수 있도록 축소 제작된 방열기의 헤더부 튜브 삽입길이 변화에 따른 열전달 및 유동특성을 해석한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 2는 실험장치의 개략도를 나타낸다. 항온조로 물의 온도를 일정하게 유지한 후 펌프를 가동시켜 유량을 조절하였다. 그리고 풍동을 가동시켜 시험부에서 풍속을 측정하여 일정한 풍속으로 유지하도록 한 후 항온항습기를 가동시켜 Tunnel 입구공기의 온도를 20℃로 일정하게 조절하였다.
- 해석결과 검증을 위한 실험을 실시하기 위해 풍동 실험장치를 제작하였다. Fig.
- 유입되는 공기와 물의 온도가 일정해지면 열전대를 이용하여 입구와 출구의 온도를 측정하였다. 해석데이터와 비교를 하기 위해 샘플 2의 헤더형상을 가진 방열기를 실험하였다. 시험부의 온도변화가 ±0.
대상 데이터
- 7 kg/min일 때, 샘플 1의 격자수를 달리하여 해석을 수행하였으며 그 결과는 Table 8과 같다. 격자수 1,456,702개의 해설결과와 770,378개, 2,133,432개 각각의 결과차이는 약 1%였으며, 정확성과 해석시간을 고려해 본 논문에서는 1,456,702개로 해석을 수행하였다.
- 실제 형상에서 루버핀과 접합되어 있는 튜브의 양쪽면에 공기측 열전달계수를 경계조건으로 하였다. 이 때 열전달계수는 샘플 2의 실험을 통하여 얻어진 값을 사용하였다.(5~7) 외기온도는 20℃이며, 그 외 벽면들(Walls)의 경계조건으로 Adiabatic을 주었다.
- d. 작동유체는 비압축성이다.
- 컴퓨터용 방열기의 헤더부 튜브 삽입길이에 따른 열전달 및 유동특성을 파악하기 위하여 3가지 샘플을 선정하였다. 해석에 사용된 방열기는 두개의 유로를 갖는 2 pass이며, 튜브 내부에는 9개의 홀(hole) 이 있다.
- 컴퓨터용 방열기의 헤더부 튜브 삽입길이에 따른 열전달 및 유동특성을 파악하기 위하여 3가지 샘플을 선정하였다. 해석에 사용된 방열기는 두개의 유로를 갖는 2 pass이며, 튜브 내부에는 9개의 홀(hole) 이 있다. 유체는 입구포트와 헤더부를 통해 유입되며, 튜브 내부의 홀을 따라서 하부 방향으로 흐른 뒤 하부 헤더부에서 선회하여 배플(baffle)을 사이에 두고 상부방향으로 흘러 출구 포트로 나가는 구조로 되어있다.
데이터처리
- 선정된 샘플들의 해석적 연구를 위해 CFD 상용코드인 CFX-11(4)을 사용하였다. 해석결과의 타당성은 실험결과와의 비교를 통하여 확인하였다.
이론/모형
- 격자를 생성하기 위해 CFX-Mesh를 사용하였다. 비정렬 격자를 기본으로 경계층의 열전달과 유동특성 해석의 정확도를 높이기 위하여 채널 내의 9개 홀(hole) 경계면 부근에 조밀한 격자와 인플레이션 효과를 주었다.
- 따라서 본 연구에서는 컴퓨터용 수냉식 냉각시스템에 사용할 수 있도록 축소 제작된 방열기의 헤더부 튜브삽입 길이 변화에 따른 열전달 및 유동특성을 평가하기 위해 3가지 샘플을 선정하였다. 선정된 샘플들의 해석적 연구를 위해 CFD 상용코드인 CFX-11(4)을 사용하였다. 해석결과의 타당성은 실험결과와의 비교를 통하여 확인하였다.
- 정상상태에서의 연속방정식, 운동량 방정식, 에너지 방정식의 이산화는 CFX-11에서 제공하는 2차항 이상의 정확도를 가지는 High resolution scheme을 사용하였으며, 난류모델로 열유동해석에 가장 널리 쓰이는 standard k-ε난류모델을 사용하였다.
성능/효과
- (1) 해석결과의 타당성 검증을 위해 실험결과와 비교한 결과 입․출구 온도차는 약 6~15％의 차이를 보여 해석결과의 타당성을 확인하였다.
- (2) 유량균일도(Stotal)를 조사하였을 때 샘플 1이 0.0052로 가장 균일한 유량분포를 보이는 것으로 확인되었다.
- (3) 모든 샘플에서 질량유량이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향을 보였으며, 샘플 3이 가장 큰 열전달량을 보였다. 샘플 3의 경우 샘플 1, 2에 비해 상대적으로 불균일한 유량균일도를 보이지만 튜브내 유체의 평균속도가 가장 작아 열전달량이 큰 것으로 판단된다.
- (4) 모든 샘플에서 압력강하는 질량유량이 증가함에 따라 점차 증가하였으며, 유체의 정체 현상 및 튜브내 마찰의 영향으로 샘플 3의 압력강하가 가장 크게 나타났다.
- 샘플 1의 경우 튜브 7에서 가장 큰 유량이 흘렀으며, 이상적인 유량비가 20%임을 고려하였을 때 비교적 유량분포가 균일함을 확인할 수 있다. 샘플 2와 샘플 3은 각각 9번 튜브와 10번 튜브에서 가능 큰 유량흐름을 보였으며 샘플 1에 비해 상대적으로 유량분포가 균일하지 않음을 확인할 수 있다.
- 실험결과와 비교하였을 때 유량변화에 의한 입·출구 온도변화는 질량유량이 증가하면서 입·출구 온도차가 감소하는 동일한 경향을 나타내었으며, 약 6~15%의 차이를 보여 해석결과의 타당성을 확인하였다.
- 유량균일도가 0에 가까울수록 유량분포가 균일하고 그 값이 클수록 유량분배가 불균일함을 나타낸다. 유량균일도의 특성을 고려하여 비교하면 샘플 1의 Stotal이 0.0052로 0에 근접하고, 가장 균일한 유량분포를 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 샘플 3의 경우 Stotal 이 0.
- 샘플 1의 경우 입구 포트와 가까운 1번 튜브의 유량이 가장 크며, 샘플 2와 샘플 3은 입구 포트와 가장 먼 5번 튜브에서 가장 큰 유량이 흘렀다. 이상적 유량비를 고려하였을 때 Downstream 방향 유량분포의 경우 샘플 1이 가장 균일함을 확인할 수 있다.
- 8은 질량유량 변화에 따른 열전달량의 변화를 나타낸 그래프이다. 작동유체의 입구온도와 주변온도를 각각 35℃, 20℃로 하였을 때, 모든 샘플에서 질량 유량이 증가하면서 열전달량이 증가하는 경향을 보였다. 또한 샘플 3이 해석 유량 범위에서 가장 큰 열전달량을 보였다.
- 7은 질량유량 변화에 따른 압력강하를 나타낸 그래프이다. 질량유량이 증가함에 따라 압력강하는 증가하는 경향을 나타내었으며 유체의 정체현상과 더불어 긴 튜브와의 마찰로 인하여 샘플 3의 압력강하가 가장 크게 나타났다.
- 해석 데이터 검증을 위한 실험에서 물측과 공기측 평균 열교환량이 ±15%내의 오차범위 안에 포함되는 데이터를 유효값으로 하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.