شماره ركورد
34463
پديد آورنده
علي باقري برمس
عنوان
مدلسازي ديناميك جريان و انتقال حرارت غالب در لولههاي حرارتي ريزمقياس شده: مقياس ميليمتري تا ميكرومتري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/27
استاد راهنما
دكتر سيد مصطفي حسينعليپور
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
رشد روزافزون سامانههاي الكترونيكي و مراكز داده، نياز به مديريت حرارتي كارآمد را در مقياسهاي ميليمتري
تا ميكرومتري دوچندان كرده است. اين پژوهش با دو محور اصلي پيش ميرود: (الف) تحليل جامع لولههاي
حرارتي تخت ( )FHPو (ب) توسعهي يك مدل ميدانفازي بولتزمن شبكهاي ( )PF-LBMبراي ميكرولولههاي
حرارتي ( .)MHPدر شاخهي ،FHPابتدا سازوكار تغيير فاز در فتيلهي اواپراتور—در دو رژيم تبخير سطحي
و «جوشش تغذيهشوندهي موئيني»—مدلسازي شده و سپس افت فشار هستهي بخار با الهام از جريان در
كانالهاي با ديوارهي متخلخل (دمش/مكش عمود بر جريان) بهصورت مجانبي در سناريوهاي يكبر و دوبر
بهدست آمده است. نتايج نشان داد در FHPهاي باريك، افت فشار هستهي بخار به عامل تعيينكننده تبديل
ميشود. براي ،UTFHPبا معرفي ضرايب تنظيم ( βبخش آدياباتيك) و ( αكندانسور) خطاي برآورد افت فشار
كاهش يافته و سازگاري با دادههاي مرجع بهدست آمده است. در شاخهي ،MHPيك PF-LBMدوبعدي
شتابگرفته روي ) GPU (PyTorchپيادهسازي شد كه در آن تغيير فاز بهكمك ترم منبع در معادلهي آلن–
كان و با محرك «گرماي محسوس» فاز فوقگرم/فوقسرد اعمال ميشود. اعتبارسنجي با مسألهي كلاسيك
استفان، دقت مدل را در نسبتهاي بزرگ دانسيته و رسانندگي حرارتي نشان داد. اين چارچوب، «نقشهي راه»
انتخاب سناريوي مجانبي و برآورد افت فشار–افت دما را براي طراحي FHP/UTFHPارائه ميكند و بستر
عددي دقيقي را براي مطالعهي ( MHPبا تمركز بر تغيير فاز فيلم نازك) فراهم ميآورد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/13
عنوان به انگليسي
Modeling the Dominant Flow and Heat-Transfer Dynamics in Miniaturized Heat Pipes (Millimeter to Micrometer Scales)
تاريخ بهره برداري
10/19/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي باقري برمس
چكيده به لاتين
The ever-increasing growth of electronic systems and data centers has intensified the need for
efficient thermal management at millimeter to micrometer scales. This research is twofold: (a)
a comprehensive analysis of Flat Heat Pipes (FHP) and (b) the development of a Phase-Field
Lattice Boltzmann Model (PF-LBM) for Micro Heat Pipes (MHP). In the FHP section, the
phase-change mechanism within the evaporator wick is first modeled for two distinct regimes:
surface evaporation and ‘capillary-fed boiling’. Subsequently, inspired by the flow in channels
with porous walls (i.e., normal suction/injection), the vapor core pressure drop is
asymptotically derived for one-sided and two-sided scenarios. The results indicate that in
slender FHPs, the vapor core pressure drop becomes the dominant factor. For Ultra-Thin Heat
Pipes (UTFHPs), the introduction of tuning coefficients, β (for the adiabatic section) and α (for
the condenser), reduced the pressure drop estimation error, achieving excellent agreement with
reference data. In the MHP section, a 2D GPU-accelerated (PyTorch) PF-LBM was
implemented, wherein phase change is imposed through a source term in the Allen-Cahn
equation, driven by the ‘sensible heat’ of the superheated/subcooled phase. Validation against
the classical Stefan problem demonstrated the model’s accuracy at large density and thermal
conductivity ratios. This framework presents a ‘roadmap’ for selecting the appropriate
asymptotic scenario and estimating the pressure and temperature drops for FHP/UTFHP
design. Furthermore, it provides an accurate numerical platform for the study of MHPs, with a
particular focus on thin-film phase change phenomena.
كليدواژه هاي فارسي
لوله حرارتي تخت , روش بولتزمن شبكهاي , جوشش , تغيير فاز , جريان درون كانال
كليدواژه هاي لاتين
Flat Heat Pipes , Lattice Boltzmann Method , Boiling , Phase Change , Flow Within a Channel
Author
Ali Bagheri Barmas
SuperVisor
Dr. Hosseinalipour