ESTUDIO NUMÉRICO Y DISEÑO DEL USO DE ESPUMAS METÁLICAS COMO SISTEMA DE DISIPACIÓN DE CALOR EN MICROPROCESADORES

Abstract

En este trabajo se estudia el comportamiento térmico de distintas probetas porosascorrespondientes a espumas metálicas de aluminio, particularmente la influencia de laporosidad y el tamaño de poro en la resistencia térmica. Se estudian 21 probetas en totaldetalladas de la siguiente forma:¿ 9 probetas de célula cerrada y disposición de poros regular ,con porosidad 45%, 50%y 55% y diámetro de poro 3, 4 y 5mm, aproximadamente ( tres probetas por cadatamaño de poro)¿ 9 probetas de célula abierta y disposición de poros aleatoria, con porosidad 45%,50% y 55% aproximadamente y diámetro de poro 3, 4 y 5mm, (tres probetas por cadatamaño de poro)¿ 1 probeta correspondiente al dispositivo disipador de calor convencional¿ 2 probetas correspondientes al dispositivo disipador de calor convencionalcombinado con porosidad 9% y 21.5% y tamaño de poro 1 mmLos resultados obtenidos se comparan con un modelo de un dispositivo disipador de calor dealetas convencional.Para los modelos CAD de las espumas metálicas de célula cerrada y el modelo deldispositivo convencional se utiliza el software DesignModeler de ANSYS, mientras que paralos modelos de las espumas metálicas de célula abierta se utiliza utiliza el softwareLIGGGHTS para generar la distribución de partículas y luego DesignModeler de ANSYSpara desarrollar el modelo.Adicionalmente se estudia el comportamiento de la capa límite dinámica de tres probetasrepresentativas a fin de entender cómo afecta la geometría de poros en el perfil develocidades.

In this work the thermal behavior of differento aluminum foams is studied, particularly theinfluence of porosity and pore size on the thermal resistance. It is studied 21 foams detailedas follows:¿ 9 closed-cell specimens and regular pore arrangement, with porosity 45%, 50% and55% and pore diameter 3, 4 and 5mm, approximately (three specimens per pore size)¿ 9 open cell and random pore arrays with porosity 45%, 50% and 55% and porediameter 3, 4 and 5mm (three specimens per pore size)¿ 1 specimen corresponding to the conventional heat dissipating device¿ 2 specimens corresponding to the conventional heat sink combined with porosity 9%and 21.5% and pore size 1 mmThe results obtained are compared with a model of a conventional heat sinkFor the CAD models of the closed-cell metal foams and the conventional heat sink model, theAnsys DesignModeler software is used, while for the open-cell metal foams models theLiGGGHTS software is used to generate the particle distribution and Then AnsysDesignModeler to develop the model.Additionally, the behavior of the dynamic boundary layer of three representative specimens isstudied in order to understand how the pore geometry affects the velocity profile.