沉浸式冷卻模擬與分析/浸沒式冷卻模擬與分析/ Immersion cooling Post author:admin Post published:26 2 月, 2020 Post category:Uncategorized 沉浸式冷卻熱流分析/浸沒式冷卻熱流分析 電子散熱 傳統的電子散熱方案以氣冷與液冷為主;氣冷主要可以分為對機具開孔讓其自然散熱的自然對流,與安裝風扇利用風流帶走熱量的強制對流。而液冷主要是利用管路輸送冷卻液體,進入機具模組內透過導熱媒介將熱能帶出至外部,升溫的冷卻液於外部處理後再輸入至機具模組內循環散熱。 沉浸式冷卻/浸沒式冷卻 沉浸式冷卻/浸沒式冷卻(Immersion Cooling)為一種新興的電子散熱解決方案,其主要的概念是將電子物件直接浸泡於不導電的冷卻溶液之中,電子零件運作時產生的熱能會直接地傳導至冷卻液中,不必再另外藉由像是散熱鰭片、散熱版、界面材料,可以大幅的提升能源效率,且由於整個電子零組件浸泡至冷卻液中,所以相對於氣冷與傳統的液冷設計,不容易出現無法帶走熱能的死角。而沉浸式冷卻又可以分為單相式與雙相式,顧名思義,單相式是讓冷卻液維持在液體相,藉由輸送回收液體來交換熱量;而雙相式則是特別選用”低沸點”的不導電溶液當作冷卻液,在冷卻電子零件的過程中利用冷卻液沸騰現象來帶走熱量。 雙相式沉浸式冷卻 目前主流的雙相式沉浸式冷卻,是使用低沸點不導電的氟化液。由於其低沸點的特性,冷卻液在電子零件運作升溫的過程,會快速達到沸騰現象,而沸騰即是液體相吸收熱能達到潛熱轉變成氣體相的現象,所以冷卻液的沸騰持續進行,冷卻液就持續吸收大量熱能。而冷卻系統的上方再藉由低溫的金屬管路,使得氣體相的冷卻液氣體,接觸冷凝成液體,滴落回冷卻液槽中。 使用CAE模擬設計 我們可以藉由CAE軟體來協助設計電子零件,例如觀測模擬結果決定內部零組件的擺放,預測多少容量的冷卻液可以協助目標物件降低多少溫度等……,而大部分的熱流軟體不擅長處理沸騰現象,因為要模擬沸騰現象,軟體必須支援求解多相流、相變化、流體張力,且根據冷卻液選擇的不同,還要提供能自訂義的潛熱參數、流體粘度等。Star-CCM+是一個專解連續介質力學的高階CFD軟體,其擅長求解複雜的流體現象,以及多相流的模擬。以下使用Star-CCM+模擬貼附於PCB板上的晶片浸泡在3M氟化冷卻液中,利用沸騰進行冷卻的行為,此氟化液的沸點為56°C,晶片發熱功率為120W。首先,對照組為設定為無沸騰現象的冷卻液,模擬時間至15秒時,晶片溫度約為260°C 而將沸騰現象模擬出來,模擬時間約莫15秒時,晶片溫度為102°C由此可以觀測到,沸騰後的液體藉由潛熱大量地帶走晶片產生的熱量。 一般電子散熱分析如Flotherm、ANSYS/ICEPAK、FLOEFD等熱流分析軟體,面對這樣的題目,無法解決這樣的物理現象,利用Star-CCM+ 模擬協助電子零件於浸沒式冷卻的設計,預先規劃所選用的冷卻液種類,電子功率與冷卻液容積比值,電子組件內部讓冷卻液浸沒的管道規劃等。 網站相關資訊 Siemens STAR-CCM+官方網站資訊 合研科技STAR-CCM+相關網頁資訊 You Might Also Like 電子散熱軟體推薦與經驗分享 24 3 月, 2020 隨機震動分析-Femap with NX Nastran 26 5 月, 2020 熱應力分析 26 7 月, 2019