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超音速マイクロチャネルによる電子デバイスの高熱流束冷却技術の確立

利用超声速微通道建立电子设备高热流密度冷却技术

基本信息

批准号：
14J07353
负责人：
髙橋佑弥
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，気体の断熱膨張を利用した超音速マイクロチャネルによる流による省エネルギー型超高熱流束冷却システムの確立を目的としている．冷却対象は，近年，冷却能力の不足に伴う電力コスト増加が深刻な問題となっているデータセンターにおける集積回路などの小型電子デバイスである．本研究では，10MW/m2を超える超高熱流束冷却システムの実現を目指す．この目的の達成のために今年度は，より工業的に実現が容易なマイクロ超音速ノズル形状を目指し，圧延などによっても製作が可能な片バンプノズルを提案した．数値解析によるマイクロ超音速ノズル流の温度場の評価から，本研究で新たに提案した片バンプノズルは，昨年度提案したバンプノズルと比較して流動様相に相違あるものの，断熱膨張後の温度場は概ね同程度であり，マイクロチャネルヒートシンクとして有用であることを示した．また数値解析によってノズル下流のマイクロチャネル形状，及び最適なノズル幅の検討を行い，本研究で提案するマイクロチャネルヒートシンクにおいては，ノズル幅200μm程度で緩やかな拡がり勾配を有するマイクロチャネルが最適であることが明らかとなっている．さらに本年度は，これまでに得た数値解析，及び位相シフト光干渉計を用いたマイクロチャネル内超音速流に関する知見に基づき，10mm角及び高さ15mmの銅製のマイクロチャネルヒートシンクを作製し，冷却性能試験を実施した．また冷却性能試験に先立ち，OpenFOAMを用いた冷却性能評価手法を提案している．また実験条件は，これまでの数値解析と同様に上流0.7MPa，下流は大気開放とした．本冷却性能試験の結果，本研究で提案するマイクロチャネルヒートシンクは，空冷ながら1MW/m2を超える冷却性能を有することが明らかとなっている．

In this study, the adiabatic expansion of the body was carried out using the supersonic masonry flow.による Province's エネルギー type ultra-high thermal flux cooling システムの has established its purpose. Regarding cooling, in recent years, the lack of cooling capacity has been accompanied by an increase in power supply, which has become a serious problem.っているデータセンターにおけるintegrated circuit などのsmall electronics デバイスである． In this study, the 10MW/m2 ultra-high thermal flux cooling system is now in use. This year's goal has been achieved, and the company's goal has been achieved this year. It is now easy to achieve supersonic speed.ズルShapeを Eye refers to し, pressure extension などによっても production is possible な piece バンプノズルを proposal した． Numerical value analysis and evaluation of the temperature field of the supersonic flow, this study This is a new proposal, a new proposal, a new proposal, and a proposal from last year. Compared with the flow phase, the temperature field after thermal expansion is almost the same.あり, マイクロチャネルヒートシンクとして is useful and であることをshows した. The numerical value analysis of the によってノズル下のマイクロチャネル shape, and the most This study is based on the proposal of this research project. Toothed fabric, ノズル width 200μm level, smooth and smooth blendingを有するマイクロチャネルがoptimum であることが明らかとなっている． This year's さらに, the これまでに got the numerical value analysis, and the びphase シフト光干渉calculationを was used to know the supersonic flow inside the クロチャネルSee the base of the base, 10mm angle and 15mm height of the copper made of のマイクロチャネルヒートシンクを production, cooling performance test 験を実士した. The cooling performance test was carried out first, and the cooling performance evaluation method used in OpenFOAM was proposed.また実験 Conditions は, これまでのnumerical value analysis と様に upstream 0.7MPa, downstream は大気open とした. The results of this cooling performance test, this research project proposal, Air cooling ながら1MW/m2をSuper える cooling performance することが明らかとなっている.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Preliminary experiment of supersonic micro-channel gas flow visualization by using Interferometer

干涉仪超声速微通道气流可视化初步实验

DOI：
10.1299/jfst.2014jfst0069
发表时间：
2014
期刊：
Journal of Fluid Science and Technology
影响因子：
0.8
作者：
Yuya Takahashi;Junnosuke Okajima;Yuka Iga;Atsuki Komiya;and Shigenao Maruyama
通讯作者：
and Shigenao Maruyama

Density Measurement of Supersonic Air Flow inside a Bumped Micro-channel Using Interferometer

使用干涉仪测量凹凸微通道内的超音速气流密度