2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25630060
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
伊賀 由佳 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (50375119)
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マイクロチャンネル / 超音速流 / 電子機器冷却 / 光干渉計 / 圧縮性流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子機器の冷却を目的として、マイクロ超音速ノズルを用いた断熱膨張による低温高速空気をマイクロチャネル内に流すことにより、基板面積基準の熱流束を10MW/m2として、加熱面を100℃以下に保つことの出来る超高性能冷却機構を目指す。先ず、1.数値解析により断熱膨張マイクロノズル形状の検討とマイクロチャネル内超音速流の流動様相、および伝熱機構の解明を行い、2.研究グループで開発した位相シフト顕微干渉計によって、ノズル内およびチャネル内の密度場を可視化計測する。3.これらの研究で最適化した形状を用いたマイクロチャネル熱交換器の冷却性能評価を行う。
平成26年度はマイクロ超音速ノズル内低温流による伝熱過程をより詳細に明らかとするために、ノズルの存在による効果を圧縮性流体の数値解析結果、および位相シフト光干渉計を用いた超音速マイクロチャネル内流れ場の密度場計測結果との比較に基づいて評価した。マイクロ超音速ノズルを有するマイクロチャネルは東北大学ベンチャービジネスラボラトリー、および東北大学大学院工学研究科附属マイクロ・ナノマシニング研究教育センターの設備を使用して作製した。
さらに、より簡易なマイクロ超音速ノズルを有するマイクロ熱交換器流路形状を提案した。ここでは数値解析による検討を行い、マイクロ超音速ノズルの形状を工業的に製造が容易なものとし、さらにノズル下流に位置するチャネル形状について、圧力回復に伴う温度上昇を防ぎ、低温流を維持できるものとした。加えて、本数値解析結果に基づいたマイクロチャネル熱交換器の冷却性能評価を行い、本研究で提案する超高熱流束空冷デバイスの実現可能性を示した。
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