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제안 방법
- 표 3은 해석영역에 대한 격자계를 보여주고 있다. 격자의 생성은 CFX-Mesh를 사용하였으며 비정렬 격자를 기본으로 열전달이 주로 일어나는 채널부의 벽면에 프리즘격자를 생성하여 계산의 정확도를 높였다. 고체부의 경우 격자점의 수는 약 1,100,000개, 유체부의 경우 약 1,500,000개 이다.
- 표 4에 미세채널 워터블록의 열 및 유동성능 예측을 위한 해석과정을 나타내었다. 미세채널의 특성상 해석영역의 최소길이(Wch)와 최대길이의 차이가 커 격자점의 수가 많아지므로 유체영역과 고체영역을 나누어 해석을 수행하였다. 실제 발열체로부터 워터블록 바닥면으로 전달되는 열량 150 W에 상응하는 열유속을 유체의 입출구를 제외한 모든 면에 가하고, 이로부터 얻어지는 벽면에서의 열전달계수를 고체영역의 내부 벽면에 대한 경계조건으로 사용하여 바닥면의 온도를 예측하였다.
- 미세채널의 특성상 해석영역의 최소길이(Wch)와 최대길이의 차이가 커 격자점의 수가 많아지므로 유체영역과 고체영역을 나누어 해석을 수행하였다. 실제 발열체로부터 워터블록 바닥면으로 전달되는 열량 150 W에 상응하는 열유속을 유체의 입출구를 제외한 모든 면에 가하고, 이로부터 얻어지는 벽면에서의 열전달계수를 고체영역의 내부 벽면에 대한 경계조건으로 사용하여 바닥면의 온도를 예측하였다.
대상 데이터
- 이들의 열 및 유동성능을 해석적 방법을 통해 예측해 보았으며 그 결과의 타당성을 실험결과를 통해 확인하였다. 미세채널 워터블록의 성능에 관한 해석적 연구를 위해 CFD 상용 코드인 FX-11을 사용하였다.
- 표 5에 해석조건을 나타내었으며 이 조건은 실험결과와 비교하기 위해 실험조건과 동일하게 선정하였다. 미세채널 워터블록의 재질은 구리이며 작동유체는 물이다. 워터블록에 가해지는 열전달률은 150 W이고 물의 입구온도는 20℃로 고정하였으며 유량은 0.
- 미세채널 워터블록의 채널 내 유량분배에 영향을 미치는 헤더의 형태 및 입출구의 위치에 따라 총 4개의 샘플을 선정하였으며 이에 따른 해석적 연구의 계산영역을 표 1에 나타내었다. 샘플 1번～3번은 입출구의 위치가 수평하며 4번의 입출구는 수직하게 위치하였다.
- 본 연구에서는 발열부에서 발생하는 열을 직접 전달받아 운송하는 미세채널 워터블록의 채널 내 유량분배에 영향을 미치는 헤더의 형태 및 입출구 위치에 따라 총 4개의 샘플을 선정하였다. 이들의 열 및 유동성능을 해석적 방법을 통해 예측해 보았으며 그 결과의 타당성을 실험결과를 통해 확인하였다.
데이터처리
- 그림 2에서 미세채널 워터블록의 열 유동 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석결과의 타당성을 검증하였다. 이는 샘플 1번에 대한 결과이며 기준유량 0.
- 본 연구에서는 발열부에서 발생하는 열을 직접 전달받아 운송하는 미세채널 워터블록의 채널 내 유량분배에 영향을 미치는 헤더의 형태 및 입출구 위치에 따라 총 4개의 샘플을 선정하였다. 이들의 열 및 유동성능을 해석적 방법을 통해 예측해 보았으며 그 결과의 타당성을 실험결과를 통해 확인하였다. 미세채널 워터블록의 성능에 관한 해석적 연구를 위해 CFD 상용 코드인 FX-11을 사용하였다.
이론/모형
- 또한 열 유동 해석에 가장 널리 쓰이는 standard k-ε 난류모델을 적용하였다.
- 정상상태에서의 연속방정식, 운동량방정식, 에너지 방정식의 이산화는 CFX-11에서 제공하는 2차항 이상의 정확도를 가지는 high resolution scheme을 사용하였다. 또한 열 유동 해석에 가장 널리 쓰이는 standard k-ε 난류모델을 적용하였다.
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