초록 ▼

고밀도, 고집적화 되어가고 있는 전자장비의 냉각문제는 그 동안 지속적인 연구개발의 대상이었다. 특히 휴대용 및 데스크탑 컴퓨터의 성능이 10여년 전의 대형컴퓨터에 육박하는 성능으로 향상되고 있으며 이러한 경향은 앞으로 더욱 가속될 전망이다. 그 동안 방열성능을 향상시키기 위하여 일상적으로 대용량 팬이나 펌프에 의해 냉각 유체의 유속을 증가시켜 유동영역을 난류로 천이를 시켜 대류 열전달을 증가시키는 방법이 보편적이지만 최근의 소형화, 경량화의 추세에 있는 전자장비의 방열기에 적용하기에는 신뢰도와 소음 발생의 측면에서 적당치 않다본 연

고밀도, 고집적화 되어가고 있는 전자장비의 냉각문제는 그 동안 지속적인 연구개발의 대상이었다. 특히 휴대용 및 데스크탑 컴퓨터의 성능이 10여년 전의 대형컴퓨터에 육박하는 성능으로 향상되고 있으며 이러한 경향은 앞으로 더욱 가속될 전망이다. 그 동안 방열성능을 향상시키기 위하여 일상적으로 대용량 팬이나 펌프에 의해 냉각 유체의 유속을 증가시켜 유동영역을 난류로 천이를 시켜 대류 열전달을 증가시키는 방법이 보편적이지만 최근의 소형화, 경량화의 추세에 있는 전자장비의 방열기에 적용하기에는 신뢰도와 소음 발생의 측면에서 적당치 않다본 연구에서는 발열량이 높아지고 있는 전자장비 및 산업용 열교환 시스템의 효과적인 방열을 위한 신 개념의 유동공진 방열기술을 연구, 개발하고자 한다. 유동공진방열기술은 기존의 열시스템 내부구조를 변화시키지 않고 대류열전달의 촉진을 위하여 단순히 냉각 유체유동에 내재된 자연적인 불안정성을 이용하는 것으로, 냉각유체의 유속을 증가시키거나 냉각 유체의 교환 없이 외부가진을 이용하여 특정주파수의 미소 유동교란을 냉각유체에 가함으로써 유로내 유동에 공진현상을 유발시키고 열전달을 촉진시키는 혁신적인 방법이다 이러한 신 개념의 방열기술 개발은 빠른 속도록 진보하고 있는 컴퓨터, 통신기기 등의 첨단 전자장비 뿐만 아니라, 응축기, 증발기 등의 산업용열교환기기에 응용함으로써 선진기술력의 독점 및 선점이 가능햐며, 국내외 시장경쟁력을 배양할 수 있는 연구로써 그 가치가 매우 크다. 또한 신개념의 유동공진 방열기술개발은 휴대용 정보통신기기의 획기적인 방열 성능향상과 compact화 되고 있는 냉동 공조산업 및 화학공정의 열교환 시스템에도 쉽게 적용할 수 있어 넓은 시장잠재력을 가지고 있다 유동공진에 의한 산업적 활용도가 높은 판형 열교환기의 성능향상 실험의 일환으로 삼각형상의 그루브 체널에서 PIV장비를 이용한 공진 유동가시화 실험을 수행하였다. 이를 통해 유동공진 열전달 촉진형상의 검증과 메카니즘 및 맥동유동 변수에 대한 영향을 규명하였다. 맥동유동은 충류 유동영역에서 점성력에 의하여 억제된 유동의 불안전성을 활성화시킴으로써 거시적인 유체혼합을 촉진시키고 열전달을 향상시킴을 알 수 있었고 열전달 촉진을 위한 맥동유동의 최적 주파수가 존재하며 이는 레이놀즈 수의 증가에 따라 증가함을 알 수 있었다또한 공기계 열시스템에 적용가능한 유동공진 방열기술을 개발하기 위해서 피형 방열기가 부착된 열원에서 음향가진에 의한 열전달 특성을 연구하였다. 음향가진에 의해 핀형방열기에서의 열전달은 저주파 가진에서 최대의 열전달향상이 얻어짐을 확인하였다 흡수식 냉동기와 같이 관외벽에서 응축이 발생하는 경우에 응축 액적의 분리문제는 냉동기의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 따라서 본 연구에서는 응축 액적의 분리를 원활히 하여 열저항을 감소시키기 위하여 유동공진을 이용한 공진 액적분리에 관한 실험을 수행하여 특정주파수에서 최소의 가진으로 액적이 분리되는 공진현상을 발견하였으며 이 공진주파수는 액적의 고유주파수와 일치함을 밝혔다

Abstract ▼

An eficient thermal control of high-powered electronic systems has been extensively studied for decades because the power densities in the state-of-the-art electronic devices have become extensively high. Unless heat generated within such devicescan be removed properly. the performance of sophistica

An eficient thermal control of high-powered electronic systems has been extensively studied for decades because the power densities in the state-of-the-art electronic devices have become extensively high. Unless heat generated within such devicescan be removed properly. the performance of sophisticated electronic devices seriously deteriorates. Thus, the demands for proper and effective heat removal system for high performance electronic devices are increasing in these days The objective of the present project is to develop a new cooling technology by flow resonant phenomenon. The new cooling methodutilizes acoustic excitation, tuned with a specific frequency and amplitude of the thermal system, and the excitation causesresonance phenomenon in thermal flow and consequently enhances thermal transport inside an electronic device The new technology can be effectively applied to a system without changing of pre-existing hardware and structure of electronic devices such as industrila heat exchangers, electronic devices and so forth To investigate the resonant characteristics in a triangular grooved channel, the PIV(particle image velocimetry) measurement has been conducted. The experimental results clearly indicate that flow resonance occurs when the pulsating flow at a specificfrequency is induced into the channel. The nondimensional frequency expressed by the Strouhal number is found to decrease as the Reynolds number increases The experimental study has been conducted to enhance heat transport from a pin-fin heat sink in an air-cooled components byacoustic excitation. Low frequency excitation of 10-20 Hz usually gives much higher thermal performance at the pin-fin surface In addition, the efficient separation of droplet from the heat transfer surface is crucial in terms of thermal performance in many heatpump systems Therefore, the experiment of enhanced separation of droplet by acoustic excotation has been performed as well in the present study. It is at the excitation of a specific frequency that the droplet can be much easily separated. The specific resonantfrequency is found to be tuned with a natural frequency of the droplet

목차 Contents

• 제 1 장. 연구개요...14
• 제 2 장. 삼각형상 그루브 채널에서 맥동유동의 가시화...16
• 제 3 장. 순수 왕복 유동에서 핀형 방열기의 열전달 특성...64
• 제 4 장. 액적의 불안정성 : 진동면에 놓여진 액적...74
• 제 5 장. 결언...90
• 참고문헌...91