次世代電子機器における複合伝熱現象に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450085
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 藤井 丕夫 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (90038589)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 張 興 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (40236823) ; 富村 寿夫 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (70136563)
• Keywords: 複合伝熱現象 / 熱伝達係数 / 流速分布 / 流動抵抗 / 無次元整理式 / 流動伝熱解析

Research Abstract

本研究は、次世代電子機器を想定し、効率的な冷却技術の開発および最適熱設計法の確立を目的とする。熱設計の要点は、局在する高い熱流束を可能な限り分散すること、そして局所の温度分布を正確に予測することにある。そこで、本研究では小領域の複合伝熱現象について実験的および理論的研究を行う。
本年度は平行平板流路の下面に置かれた数平方センチ程度の小さな熱源周りの熱伝導・対流複合伝熱現象の解明を目的とした実験および数値解析を行った。
小型風洞を用いた高精度実験について
・高性能小型風洞を購入し、平行平板間の自然・強制対流共存対流熱伝達の精密な実験を行った。数平方センチの大きさの熱源を下面の基板に面一に設置したときおよび突起状熱源としたときの二通りの系を対象とした。
・熱線流速計を用いて流速分布を計測し、熱伝達係数と流速の関係、熱源大きさの影響、基板の熱伝導率の影響を明らかにした。
3次元の流動伝熱解析プログラムの開発について
・上記の系に適用できる3次元の流動伝熱解析プログラムを開発し、実験条件に適合した解析を行った。
・数値解析結果と実験との比較から、伝熱面積の拡大を定量的に評価する等価伝熱面積を決定した。

Research Products

• [Publications] X.Zhang, M.Kawamura, M.Fujii: "Conjugate heat transfer from a small heat source mounted on the bottom wall of an enclosure"Proc. of the First Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics. Vol.2. 1723-1728 (2001)
• [Publications] M.Fujii, M.Behnia, X.Zhang, K.Hamano: "Conjugate heat transfer behavior of an electronic chip module cooled by air"Proc. of the International Intersociety Electronic Packaging Conf. -INTERpack '01. (CD-ROM). IPACK2001-IPACK15640 (2001)
• [Publications] X.Zhang, M.Fujii: "Conjugate heat transfer from a small heat source mounted on the bottom wall of an enclosure"The Reports of Institute of Advanced Material Study, Kyushu University. 14・1. 43-50 (2001)