Análise de dissipadores térmicos para componentes eletrônicos de alta potência em um equipamento embarcado em aeronave

• Autor(a) principal: Reis, Felipe Guahyba dos
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/79802
• topic: Engenharia mecânica; Heat sink; Computational analysis; Finite volume method

O presente trabalho propõe um estudo numérico a fim de avaliar a eficiência de dissipadores de calor com diferentes geometrias e materiais construtivos. Eles serão instalados em uma placa de circuito impresso a qual possui processadores que dissipam uma grande quantidade de energia. O sistema faz parte de um computador instalado em uma aeronave de grande porte, de forma que severas condições de contorno são impostas e se fazem de fundamental importância na análise. Os dissipadores propostos são placas que possuem furos circulares ou furos quadrados para a passagem do escoamento e dois materiais construtivos, alumínio ou cobre. O “software” utilizado para realizar as simulações computacionais em volumes finitos será o CFX da ANSYS, Inc., auxiliado pelo “software” de desenho 3D SolidWorks da Dassault Systèmes S.A. O escoamento no interior dos furos circulares está na região de transição e no interior dos furos quadrados foi caracterizado como laminar. Foi possível, dessa forma, a partir de um modelo laminar, simular a troca de calor entre os dissipadores e os processadores, encontrando-se, que ainda possuindo uma menor área de contato com o fluido, os furos circulares são mais eficientes, pois sua menor área de seção contribui para uma maior velocidade no interior dos furos. Quanto ao material construtivo, as melhores propriedades de condutividade térmica do cobre se mostraram vantajosas na remoção de calor dos processadores. As temperaturas máximas do processador mais quente ficaram entre 90,7 ºC para o dissipador com furos circulares em cobre e 95,3 °C para o dissipador de furo quadrado em alumínio. Como somente o dissipador foi estudado, não se observando os efeitos do escoamento externo, conclui-se que qualquer das geometrias ou materiais estudados podem ser utilizados para este problema, pois não se atinge o limite de operação do processador de 100 °C.