Caracterização fluidodinâmica e térmica de jatos sintéticos - Lehnen, Matheus Vicenzo (2012)
Nos dias atuais, os componentes eletrônicos estão cada vez mais potentes e com mais dispositivos integrados e há a necessidade de uma dissipação térmica mais eficiente. Os atuais ventiladores e dissipadores de calor usando ar como fluido de trabalho estão ficando obsoletos. Por este motivo, torna-se necessário o desenvolvimento de um sistema mais eficiente. Existem três técnicas principais em estudo nesta área: resfriamento líquido, trocadores de calor compostos por microcanais e jatos sintéticos como transmissores de quantidade de movimento ao fluido. Entretanto, a análise em pequena escala encontra limitações experimentais de modo que uma abordagem por Dinamica de Fluidos Computacional (Computational Fluid Dynamics – CFD) é mais recomendável para caracterizar e validar o desempenho dos jatos sintéticos. O objetivo principal deste trabalho é realizar uma análise fluidodinâmica de jatos sintéticos e caracterizar a troca térmica de jatos sintéticos colidindo sobre uma superfície aquecida, através de simulação numérica. A flexibilidade da aproximação numérica também possibilita o estudo da sensibilidade do design a vários parâmetros físicos e geométricos, tais como o número de Reynolds, a frequência do atuador, o número de Prandtl, a distância da placa aquecida ao orifício da cavidade, o formato do orifício do atuador, a profundidade da cavidade e a espessura da placa do orifício. Os resultados caracterizam o efeito dos parâmetros físicos e geométricos de interesse na formação do jato e na dissipação térmica. O conhecimento agregado neste estudo permitiu determinar uma correlação para o número de Nusselt em função da frequência adimensional – o número de Strouhal – do número de Reynolds, do número de Prandtl e da distância adimensional da superfície aquecida ao orifício. Assim, é possível prever o comportamento de tais jatos sobre a superfície aquecida, e assim contribuir para os atuais estudos nesta linha de pesquisa. Os resultados apresentados tem então aplicação em estudos posteriores, de maior complexidade de design com atuadores combinados com trocadores de calor de aletas, coolers e micro canais, resultando em avanços na área de resfriamento de microchips.