淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2908201210140200
中文論文名稱 蒸汽腔體均溫性之數值模擬
英文論文名稱 Temperature Uniformity Simulation of Vapor Chamber Heat Spreader
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 林駿穎
研究生英文姓名 Jun-Ying Lin
學號 699370929
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-05-31
論文頁數 44頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-陳育堂
委員-楊龍杰
委員-藍天雄
委員-林玉興
中文關鍵字 蒸汽腔體  升溫速率  均溫性 
英文關鍵字 temperature uniformity  vapor chamber  heating rate 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文採用數值模擬之方式,假設處於自然對流流場之情況下,使用CFD模擬軟體,針對不同材質均溫板之均溫性與升溫速率進行模擬分析。
  其均溫板模型結構包含4mm厚的蒸汽腔體以及13.2mm厚的上板多孔結構,多孔結構是由173個直徑5mm深10mm之孔洞所組成,均溫板整體尺寸為(112×75×17.2mm)。並且使用總功率為1200watt之熱源,平均分佈在六片每單位面積為30×30mm的矩形板上,對均溫板進行加熱。並且選用銅、銀、鋁及蒸汽腔體等四種材質,作為均溫板結構之參數。
  結果顯示出,由於蒸汽腔體富有較高的熱傳導係數,其均溫性較佳,依次排列分別為銀、銅、鋁。但是,升溫速率則以銀、鋁較快,因為銅質均溫板與蒸汽腔體有較大的熱含量,升溫會較緩慢,因此升溫速率低於銀與鋁。
英文摘要 In this study, temperature uniformity and heating rate of heat spreaders with multi-well are simulated and analyzed by CFD software under natural convection condition. Temperatures on a series of different heat spreaders are simulated and compared at a heating power of 1200W. Six 200W heat sources with an area of 30×30mm are applied evenly to spreader. Multi-well heat spreader (112×75×17.2mm) is composed of a 4mm thick heat spreader, and a 13.2mm thick upper plate with 173 wells (diameter of the wells is 5mm and depth is 10mm). We selected four materials for the heat spreader, including copper, aluminum, silver, and vapor chamber. Temperature uniformity is evaluated by the temperature difference and the standard deviation. Vapor chamber heat spreader has the better temperature uniformity due to a higher thermal conductivity, followed by silver, copper and aluminum heat spreader. Aluminum and silver heat spreader show the higher heating rate, followed by copper heat spreader, vapor chamber heat spreader due to a larger heat capacity, heat up the slowest.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
符號說明表 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 3
第二章 理論分析 7
2.1 均溫板簡介 7
2.2 熱傳遞原理 8
2.3 基本假設 10
2.4 統御方程式 11
第三章 數值模擬方法 13
3.1 模擬介紹 13
3.2 物理模型 14
3.3 邊界參數設定 19
3.4 網格設定 23
3.5 SIMPLE演算法 27
3.6 收斂條件 28
第四章 結果與討論 30
4.1 結果分析 30
4.2 結論 41
第五章 未來建議 42
參考文獻 43
圖目錄
圖1- 1 PCR反應過程示意圖 2
圖1- 2 散熱模組模型圖 2
圖1- 3溝槽式蒸汽腔體示意圖 3
圖1- 4 蒸汽腔體溫度梯度圖 3
圖1- 5蒸汽腔體之數值模型 4
圖1- 6蒸汽腔體之溫度梯度分佈圖 4
圖1- 7溝槽式蒸汽腔體之溫度分佈圖 5
圖1- 8含TEC之鋁質均溫板 6
圖1- 9裝置於LED上之蒸汽腔體 7
圖2- 1 Thermacore蒸汽腔體均溫板造型圖 8
圖2- 2 蒸汽腔體作動示意圖 8
圖2- 3 熱傳遞方式示意圖 9
圖2- 4 各流體之對流熱傳係數圖 11
圖3- 1 模擬分析的步驟圖 14
圖3- 2 均溫板散熱模組示意圖 15
圖3- 3七種材質均溫板示意圖 17
圖3- 4 Icepak數值分析模型 18
圖3- 5六熱源位置配置圖 18
圖3- 6邊界區域開放示意圖 19
圖3- 7邊界參數設定圖 21
圖3- 8溫度觀測點配置圖 23
圖3- 9網格參數設定圖 24
圖3- 10組合件網格參數圖 25
圖3- 11網格劃分完成圖 26
圖3- 12 SIMPLE演算法求解程序示意圖 28
圖3- 13鬆弛因子參數設定圖 29
圖4- 1 溫度觀測點座標位置圖 30
圖4- 2 溫度觀測點群組圖 31
圖4- 3 銀質均溫板 32
圖4- 4 銅質均溫板 33
圖4- 5 鋁質均溫板 34
圖4- 6 銀質蒸汽腔體均溫板 35
圖4- 7 銅質蒸汽腔體均溫板 36
圖4- 8 鋁質蒸汽腔體均溫板 37
圖4- 9 蒸汽腔體均溫板 38
圖4- 10 均溫性排名圖 39
圖4- 11 升溫速率排序圖 40
表目錄
表3- 1 各元件尺寸與選用材料表 16
表3- 2 各材料之材質性質 16
表4- 1 均溫性與耗時表 40
表4- 2 群組標準差與均溫性表 41
參考文獻 [1] 羅氏大藥廠,http://www.roche.com,2011。
[2] J. Huang, Z. Chen, K. Hu, “FEA for Steady-State Thermal Performance of PCR Thermal-Cycler Based on Thermoelectric Cooler”, 4th International Conference on Biomedical Engineering and Informatics (BMEI), pp. 1097-1100, 2011。
[3] S. W. Kang, Y. T. Chen, C. H. Hsu, J. Y. Lin, “Temperature Simulation Analysis of a Multi-Well Vapor Chamber Heat Spreader”, Frontiers in Heat Pipes, 2012。
[4] 黃森良,“用於個人電腦散熱之蒸汽腔體”,淡江大學,機械與機電工程學系碩士學位論文,2003。
[5] 洪裕勛,“蒸汽腔體均溫片之數值分析”,淡江大學,機械與機電工程學系碩士學位論文,2005。
[6] Y. Koito, H. Imura, M. Mochizuki, Y. Saito, S. Torii, “Numerical Analysis and Experimental Verification on Thermal Fluid Phenomena in a Vapor Chamber”, Applied Thermal Engineering, pp.1669-1676, 2006。
[7] 林士傑,“蒸汽腔體熱流現象之數值模擬”,國立台灣科技大學,機械工程系碩士學位論文,2008。
[8] M. Zhang, Z. L. Liu, G. Y. Ma, “The Experimental and Numerical Investigation of a Grooved Vapor Chamber”, Applied Thermal Engineering, pp.422-430, 2009。
[9] 洪裕勛,“鋁質蒸汽腔體均熱片之製造與分析”,淡江大學,機械與機電工程學系博士學位論文,2009。
[10] M. C. Tsai, C.S. Yu, S. W. Kang, “A Large Size Vapor Chamber Used on Multiple Heat Sources Blade Server System”, 15th International Heat Pipe Conference, April 25-30, Clemson, SC, 2010。
[11] 許峻翔,“多孔蒸汽腔體均溫板之均溫性模擬分析”,淡江大學,機械與機電工程學系碩士學位論文,2011。
[12] J. C. Wang, “Thermal Investigations on LED Vapor Chamber-Based Plates”, International Communications in Heat and Mass Transfer, pp.1206-1212, 2011。
[13] D. Mehl, P. Dussinger, K. Grubb, “Therma-BaseTM Heat Sinks for Microprocessor Cooling”, Thermacore Inc.。
[14] Thermacore, http://www.thermacore.com, 2011。
[15] F. Kreith, and M.S. Bohn, “Principles of Heat Transfer”, 6th Edition, Brooks/Cole, Pacific Grove, California, 2001。
[16] V. Ambatipudi, “SIMPLE Solver for Driven Cavity Flow Problem”, Department of Mechanical Engineering Purdue University West Lafayette, Indiana 47906。
[17] Icepak 4.1 User’s Guide, August 2003。
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2012-08-29公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2012-08-29起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信