Estudo da influência do formato geométrico em extratores de calor condutivos aplicados em corpos bidimensionais quadrados com geração de calor uniforme em regime permanente

Abstract

Um processador quadrado hipotético é modelado matematicamente como um problema de valor de contorno, onde há geração de calor em todo o domínio e condições de fronteira de Neumann e de Dirichlet. O processador opera em regime permanente e sua remoção de calor é realizada com a ajuda de extratores de calor de formato geométrico semelhante às letras “I”, “T”, “U”, e “Ψ”, as quais são feitas de material condutor e se encontram envoltas no material isolante usado no encapsulamento do mesmo. A análise consiste em variar o formato destes extratores com a finalidade de se comparar a capacidade deles em evitar a formação de pontos quentes e/ou o superaquecimento do processador. O estudo da influência de alguns parâmetros geométricos também é proposto com a finalidade de tornar a análise mais genérica. A metodologia empregada foi a simulação computacional feita em Fortran 90 pelo método dos volumes finitos. Os resultados encontrados se mostraram coerentes com a física do problema.

A hypothetic square processor is mathematically modeled like a boundary value problem where there is heat generation on whole domain and Neumann and Dirichlet boundary conditions. The processor works in steady state regime and its heat extract is done helped by some heat extractors that were shaped like the letters “I”, “T”, “U”, e “Ψ” which were made by conductive material and are situated enveloped in the isolated material used on the encapsulation of that one. The analysis consists of changing these heat extractors in order to compare their performance in avoiding hot spot formation and/or superheating the processor. An influence study involving some geometrical parameters is also done in order to become the analysis as generic as it could be. The methodology employed was a computational simulation made by Fortran 90 through the finite volume method. Results obtained were showed to be coherent with the problem physics.