| 研究課題/領域番号 |
13450085
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
藤井 丕夫 九州大学, 機能物質化学研究所, 教授 (90038589)
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| 研究分担者 |
張 興 九州大学, 機能物質化学研究所, 助手 (40236823)
富村 寿夫 九州大学, 機能物質化学研究所, 助教授 (70136563)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| キーワード | 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 |
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| 研究概要 |
以下に、本研究で得られた主要な成果を列挙する。
1.3次元の流動伝熱解析プログラムを開発し、密閉空間内における小さい熱源からの伝導・自然対流複合伝熱の数値計算を行った。数値計算結果に基づき、複合伝熱現象に適用できる新しい等価伝熱面積の概念を提案した。なお、このCFDコードは伝導・強制対流複合伝熱にも適用できる。
2.基板上単一熱源からの複合伝熱に関する研究を行った。等価伝熱面積の概念に基づき、ヌセルト数とレイノルズ数の関係式を導いた。この関係式を用いることによって、電子機器熱設計においてヒートスプレッダ表面最高温度および加熱された等価伝熱面積を予測することができる。
3.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正確に測定した。この結果はベンチマーク実験データとして電子機器熱設計の汎用CFDコードの開発および評価に貢献できる。
4.模擬パッケージを熱源とし、基板を実際のプリント基板としたときの伝熱特性の測定を行った。複雑な配線パターンを持つパッケージおよびプリント基板の伝熱特性を単純な熱源および基板のそれと比較し、主要な伝熱経路および各経路の熱抵抗を明らかにした。伝熱経路のモデル化の妥当性を検討し、モデルの修正、改良を行った。汎用ソフトCFdesignを用いた解析と実験との比較をし、汎用ソフトCFdesignの適用限界および精度を明らかにした。
5.基板に複数の熱源がある場合について相互の干渉を系統的、定量的に明らかにした。数値計算結果に基づき、モデルパッケージ隙間間隔、PCBの熱伝導率およびダクト内の風速などが等価伝熱面積およびヌセルト数とレイノルズ数の関係に及ぼす影響を検討した。この研究に基づき、複数熱源の最適配置について検討を行った。
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