Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Processor cooling using phase change materials

Przemysław Andrzej Krukowski

Abstract

In the following paper a numerical model is used to analyse a processor cooling radiator with phase change material (PCM) container. The goal is to maintain effective cooling in conditions of simulated fan failure. First of all, in order to provide an insight into the topic of PCM based electronics cooling the way such systems operate is introduced. Various applications of PCM in different areas are discussed with special attention to PCM procesor cooling. Various concepts of systems and materials used in these systems are presented. Next, development of numerical model in Ansys Fluent is described. It was based on a real radiator, which was experimentally tested. Following stages of model creation are: adoption of simplifications for physical model, geometry implementation, spatial discretization – mesh creation, selection of appropriate boundary and initial conditions. Model underwent tests. Results were compared with empirical data. Numerical model was found useful in further analysis. Using developed model a parametrical analysis was performed. The point was to find how modification of chosen geometric dimensions affects effective work of radiator in conditions of simulated fan failure. For one of tested dimensions there was found an interval inside of which there is optimal value. Methodology of analysis presented in this paper might be used to analyse and to a certain extent to optimize processor cooling systems using phase change materials
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Przemysław Andrzej Krukowski (FPAE) Przemysław Andrzej Krukowski,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Chłodzenie procesorów przy użyciu materiałów zmiennofazowych
Supervisor
Maciej Jaworski (FPAE/IHE) Maciej Jaworski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
27-06-2019
Issue date (year)
2019
Pages
51
Internal identifier
MEL; PD-5137
Reviewers
Maciej Jaworski (FPAE/IHE) Maciej Jaworski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Mirosław Seredyński (FPAE/IHE) Mirosław Seredyński,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
Chłodzenie procesorów, Materiały zmiennofazowe (PCM), Modelowanie numeryczne
Keywords in English
Processor cooling, Phase change materials (PCM), Thermal management, Numerical modelling
Abstract in Polish
W poniższej pracy na podstawie utworzonego modelu numerycznego dokonano analizy układu radiatora do chłodzenia procesora z zasobnikiem na materiał zmiennofazowy (PCM) pod kątem jego efektywnej pracy w warunkach odpowiadających awarii wentylatorów. W pierwszej kolejności, w celu lepszego wprowadzenia czytelnika w problematykę niszowych metod chłodzenia elektroniki przy pomocy materiałów zmiennofazowych został przedstawiony sposób ich działania, aplikacje, w których znalazły zastosowania. Dokładniej opisano zastosowania materiałów PCM w chłodzeniu procesorów, podano konkretne konstrukcje systemów chłodzenia i materiały używane w tego typu układach. Następnie opisano w jaki sposób utworzono model numeryczny w środowisku Ansys Fluent. Był on wzorowany na prawdziwym układzie, który poddawany był badaniom eksperymentalnym. Przedstawiono kolejne etapy tworzenia takiego modelu, kolejno przyjęcie uproszczeń dla modelu fizycznego, tworzenie geometrii, dyskretyzacja przestrzenna – utworzenie siatki, dobranie odpowiednich warunków brzegowych i początkowych. Model przetestowano i porównano z wynikami eksperymentalnymi. Uznano go za przydatny w dalszych rozważaniach. W kolejnym kroku na podstawie opracowanego modelu numerycznego analizowano jak zmiana wybranych parametrów geometrycznych wypływa pracę radiatora w warunkach odpowiadających awarii wentylatorów. Dla jednego z dobieranych parametrów znaleziono przedział, w którym znajduje się optimum. Metodyka analizy zaprezentowana w pracy może służyć do analizy i w pewnym stopniu również do optymalizacji układów chłodzenia procesorów przy pomocy materiałów PCM
File
  • File: 1
    Praca_inżynierska_Krukowski_Przemysław_271192.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 34903

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT03d5b9a02b7a42059144c25033a295aa/
URN
urn:pw-repo:WUT03d5b9a02b7a42059144c25033a295aa

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page