Cpu방열판 형상최적화설계(유한요소해석 ADINA프로그램)

소개글

Cpu방열판 형상최적화설계(유한요소해석 ADINA프로그램)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1장. 서론
제 2장. 방열판의 설계요소
1절 대류 열전달
2절. 단열
3절. 지정된 온도
4절. 무한 휜
제 3장. 실험대상선정과 공정조건
제 4장. 길이 변화 따른 온도변화
1절. 길이 변화 따른 온도변화
2절. 실험결과
제 5장. 동일 부피 따른 온도 변화
1절. 동일 부피 따른 온도 변화
2절. 실험결과
제 6장.완전 제품 설계시 온도 변화 및 열 플럭스(heat-flex)변화
1절. 완전 제품 설계시 온도 변화 및 열 플럭스(heat-flex)변화
2절. 실험결과
제 7장. 결론

본문내용

전 제품 설계시 온도 변화(2번)
Fig 6.6 완전 제품 설계시 열-플럭스( heat-flex)변화(2번)
Fig 6.7 완전 제품 설계시 온도 변화(3번)
Fig 6.8 완전 제품 설계시 열-플럭스( heat-flex)변화(3번)
Fig 6.9 완전 제품 설계시 온도 변화(4번)
Fig 6.10 완전 제품 설계시 열-플럭스( heat-flex)변화(4번)
Fig 6.11 완전 제품 설계시 온도 변화(5번)
Fig 6.12 완전 제품 설계시 열-플럭스( heat-flex)변화(5번)
Fig 6.13 완전 제품 설계시 온도 변화(6번)
Fig 6.14 완전 제품 설계시 열-플럭스( heat-flex)변화(6번)
6.2 실험 결과
Table 6.2 완전 제품 설계시 온도변화 및 열플럭스(heat-flex)변화 결과비교
휜(fin) 수
폭(m)
1개 휜일때 온도변화(500도)
방열판 온도변화
(500도)
열 플렉스
(Btu/hr-ft^2)
기존제품
65
0.0002
397.2
231.7
2.314E
1
34
0.0002
334
198
6.570E
2
70
0.0002
412.7
242.8
1.702E
3
50
0.0002
465
251.7
1.256E
4
60
0.0002
403.3
234.7
1.964E
5
52
0.0002
391.1
226.1
2.473E
6
65
0.0002
374.2
229.0
1.616E
선행실험을 통해 동일 부피에 따른 온도변화에 결과 값을 토대로 휜의 최적화는 알아내었으나 실질적인 완제품 설계 시 적용될 수 있는 휜의 개수에 따른 온도변화를 알아내기 위해 이번 실험을 시행하였다. 첫 번째 실험에서 휜의 길이 따른 온도변화결과는 길수록 좋다는 결론을 얻었으므로 최적의 효율을 위해서 동일 부피에 따른 온도변화 결과 값 중 기존 방열판 휜의 길이보다 작은 값들은 0.023m로 고정시켰다.
전체 부피는 일정하며 폭은 0.0002m으로 일정하게 하였다. 이번 실험에서 각각의 방열판 온도변화를 검토 및 분석하고 온도변화의 타당성의 근거를 높이기 위해서 열 플렉스(heat-flex)를 시행하였다.
열 플렉스 란 단위 시간 단위면적을 통과하는 열에너지 양이다. 결국 같은 시간에 얼마나 많은 열에너지를 유동하는지를 측정하는 것이다. 실험 결과값은 기존방열판의 휜 온도변화는 500도 일 때 397.2도 이면 전체 일 때237.1도, 열 플럭스 양은 2.314E이다. 실험1번는 휜수34개, 1개의 휜 온도변화는 334도, 완제품 시 500도에서 198도, 열 플럭스는 6.570E이다. 실험2번은 휜수70개, 1개의 휜 온도변화는 412.7도, 완제품 시 500도에서 242.8도, 열 플럭스는 1.702E이다. 실험3번은 휜수50개, 1개의 휜 온도변화는 465도, 완제품 시 500도에서 251.7도, 열 플럭스는 1.256E 이다. 실험4번은 휜수60개, 1개의 휜 온도변화는 403.0도, 완제품 시 500도에서 234.7도, 열 플럭스는 1.964E 이다. 실험5번은 휜수52개, 1개의 휜 온도변화는 391.1도, 완제품 시 500도에서 226.1도, 열 플럭스는 2.473E 이다. 실험6번은 휜수65개, 1개의 휜 온도변화는 374.2도, 완제품 시 500도에서 229.0도, 열 플럭스는 1.616E 이다. 실험 결과는 온도변화 큰 순서는 실험1-실험6-실험5-기존제품-실험4-실험2-실험3이다. 시간당 유동되는 열에너지양 큰 순서로 배열하면 실험1-실험5-기존제품-실험4-실험2-실험6-실험3 이다. 기존방열판 보다 효율이 좋은 것은 실험1,실험5이다. 그리고 실험5 보다 실험이 월등히 효율이 좋았다. 결국 기존 방열판 휜의 길이0.023m, 두께0.0016m, 너비 0.0075m에서 최적의 형상은방열판 휜의 길이0.023m, 두께0.0006m, 너비 0.02m 이다.
7. 결론
이번 연구는 cpu 방열판 성능을 개선시키기 위해서 기존에 있는 방열판을 선정하고 그 기존 방열판의 휜의 형상을 최적화하기위해서 변수인자 길이, 두께, 너비를 고려하여 유한요소해석 시뮬레이션 통해서 나온 값을 비교, 분석하여 최적화 형상을 결정하였다.
휜의 변수인자 길이에 따른 온도변화 결과값은 길이가 길수록 휜의 효율이 좋다
그렇지만 변수를 길이만 주었기 때문에 너비, 폭이 임의 값으로 변하여 부피가 다르므로 최적의 형상설계를 하기에는 어려움이 따른다. 그 다음으로 휜의 변수인자인 길이, 두께, 너비를 고려하여 나온 결과값은 효율 영향이 큰 순으로는 길이-너비-두께이다. 기존 방열판의 형상최적화를 하기 위해서 방열판 핀 하나를 가지고 해석을 했기 때문에 기존 방열판 전체 부피에 적용하면 휜 개수가 달라지므로 최적의 휜 형상을 판단할 수 없다는 결론을 도출했다.
기존방열판 완전품 및 각각의 실험 방열판 완전품의 시뮬레이션을 통해 최적의 휜 형상을 판단해야한다. 실질적인 완제품 설계 시 적용될 수 있는 휜의 개수에 따른 온도변화를 알아내기 위해 완전 제품 설계 시 온도 변화 및 열 플럭스(heat-flex)변화를 시뮬레이션 통해 비교, 분석하였다. 실험결과 온도변화가 큰 것이 열 플럭스양이 커졌으며 그러나 이번 실험 데이터 값으로 온도변화 와 열 플럭스 상관관계가 비레관계를 구명하기는 어렵다. 기존 방열판 휜의 길이0.023m, 두께0.0016m, 너비 0.0075m에서 최적의 형상은 방열판 휜의 길이0.023m, 두께0.0006m, 너비 0.02m 이다.
CPU방열판 형상 최적화설계
기계공학부, 유상우, 20081578
기계공학부, 류동균, 20041538
요 약 초 록
본 연구에서는 본 연구의 목적은 기존의 CPU방열판 성능을 개선시키기 위해서 휜의 길이, 두께,폭 등을 변수로 하여 유한요소해석(adina)따른 데이터를 비교, 분석하며 종합적으로 방열판의 최적의 형상을 찾아 기존의 CPU방열판 성능을 더욱 촉진 시키고자 하였다.
그 구체적인 방법으로 길이변화 따른 온도변화, 동일 부피 따른 온도변화, 완전 제품설계시 온도변화로 실험방법을 나누어서 최적화 된 휜의 형상 및 유한요소해석(adina)으로 시뮬레이션 통해 비교, 분석하여 최적한 된 형상을 찾고 자 합니다.

키워드

ADINA,   아디나,   유한요소,   유한요소해석,   방열판,   형상설계,   형상최적화,   방열판설계