bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2023-21-5-33-41bsuir-3721Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSВлияние ориентации каналов в кулерах воздушного охлаждения на эффективность отведения тепла от процессоровInfluence of Channel Orientation in Air Coolers on the Efficiency of Heat Removal from Powerful Semiconductor DevicesПискунГ. А.PiskunG. A.

к. т. н., доцент, доцент кафедры проектирования информационно-компьютерных систем

г. Минск

Gennady A. Piskun, Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at the Department of Design Information and Computer Systems

Minsk

АлексеевВ. Ф.AlexeevV. F.

Алексеев Виктор Федорович, к. т. н., доцент, доцент кафедры проектирования информационно-компьютерных систем

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 292-22-07

Alexeev Viktor Fedorovich, Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at the Department of Design Information and Computer Systems

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 292-22-07

alexvikt.minsk@gmail.comБеликовА. Н.BelikovA. N.

студент

г. Минск

Andrey N. Belikov, Student

Minsk

РыбаковД. Г.RybakovD. G.

студент

г. Минск

Dmitry G. Rybakov, Student

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2023251020232153341Copyright © Пискун Г.А., Алексеев В.Ф., Беликов А.Н., Рыбаков Д.Г., 20232023Пискун Г.А., Алексеев В.Ф., Беликов А.Н., Рыбаков Д.Г.Piskun G.A., Alexeev V.F., Belikov A.N., Rybakov D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3721

Приведены результаты исследования кулеров воздушного охлаждения при естественном и принудительном отведении тепла от таких мощных полупроводниковых приборов, как процессоры. В программной среде SOLIDWORKS Flow Simulation выполнены эксперименты по оценке влияния ориентации сформированных тепловых каналов на эффективность отведения тепла от поверхности теплонагруженного элемента. Разработаны трехмерные модели башенных радиаторов с установленным вентилятором и несущей конструкцией в виде тепловых трубок, пронизывающих ребра, которые формируют горизонтальные (модель № 1) или вертикальные (модель № 2) воздушные каналы, позволившие определить эффективность отвода тепла от процессора при естественной и вынужденной конвекции. Разработанная модель № 1 была повернута на 90°, что может быть обусловлено конструкторскими требованиями при разработке технических средств. Это привело к изменению движения теплого воздуха при естественной и вынужденной конвекции по направленным вертикально каналам с анализом эффективности пассивного и активного охлаждения. Сократили количество тепловых трубок с шести до двух для ранее разработанных типов радиаторов (модели № 1 и 2), только при активном охлаждении, что позволило экспериментально установить влияние конструктивных решений (количества и ориентации тепловых трубок) на эффективность теплоотвода.

The results of the study of air-cooled coolers with natural and forced heat removal from such powerful semiconductor devices as processors are presented. Experiments were performed in the SOLIDWORKS Flow Simulation software environment to assess the influence of the orientation of the formed thermal channels on the efficiency of heat removal from the surface of a heat-loaded element. Three-dimensional models of tower heatsinks with an installed fan and a supporting structure in the form of heat pipes penetrating fins that form horizontal (model No 1) or vertical (model No 2) air channels have been developed, which made it possible to determine the efficiency of heat removal from the processor during natural and forced convection. The developed model No 1 was rotated by 90°, which may be due to design requirements in the development of technical means. This led to a change in the movement of warm air during natural and forced convection along the vertically directed channels with an analysis of the effectiveness of passive and active cooling. The number of heat pipes has been changed from six to two for previously developed types of radiators (models No 1 and 2), only with active cooling. This made it possible to experimentally establish the influence of design solutions (the number and orientation of heat pipes) in the production of modern air-cooled coolers on the efficiency of heat removal.

кулер воздушного охлаждениянагревпроцессортепловые трубкиair coolersheatingprocessorheat pipesReferencesДульнев, Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре / Г. Н. Дульнев. М.: Высш. шк., 1984. 247 с.Dulnev G. N. (1984) Heat and Mass Transfer in Electronic Equipment. Moscow, Higher School Publ. 247 (in Russian).Тригорлый, С. В. Моделирование охлаждения процессоров и управление тепловыми режимами их эксплуатации / С. В. Тригорлый, А. А. Скрипкин // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2022. Т. 95, № 4. С. 14–26.Trigorlyi S. V., Skripkin A. A. (2022) Modeling of Processor Cooling and Thermal Management of their Operation. Bulletin of the Saratov State Technical University. 95 (4), 14–26 (in Russian).Моделирование отведения тепловой энергии от процессоров при помощи кулеров воздушного охлаждения / Г. А. Пискун [и др.] // Доклады БГУИР. 2023. Т. 21, № 4. С. 54–62. http://dx.doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-4-54-62.Piskun G. A., Alexeev V. F., Belikov A. N., Rybakov D. G. (2023) Simulation of Thermal Energy Removal from Processors Using Air Coolers. Doklady BGUIR. 21 (4), 54–62. http://dx.doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-4-54-62 (in Russian).Оптимизация теплового режима приемо-передающего устройства по результатам моделирования тепловых процессов в среде SOLIDWORKS Flow Simulation / Г. А. Пискун [и др.] // Znanstvena Misel Journal. 2019. Т. 1, № 35. С. 47–60.Piskun G. A., Alekseev V. F., Romanovsky P. S., Stanul A. A. (2019) Optimization of the Thermal Regime of a Transceiver Based on the Results of Modeling Thermal Processes in the SolidWorks Flow Simulation Environment. Znanstvena Misel Journal. 1 (35), 47–60 (in Russian).Дульнев, Г. Н. Методы расчета тепловых режимов прибора / Г. Н. Дульнев, В. Г. Парфенов, А. В. Сигалов. М.: Радио и связь, 1990. 312 с.Dulnev G. N., Parfenov V. G., Sigalov A. V. (1990) Methods for Calculating the Thermal Regimes of the Device. Moscow, Radio and Communication Publ. 312 (in Russian).Noctua//Noctua NН-D14 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://noctua.at/en/products/cpu-cooler-retail. Дата доступа: 20.01.2023.Noctua//Noctua NН-D14. Available: https://noctua.at/en/products/cpu-cooler-retail (Accessed 20 January 2023).Noctua//Noctua NН-P1 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://noctua.at/en/products/cpu-cooler-retail. Дата доступа: 20.01.2023.Noctua//Noctua NН-P1. Available: https://noctua.at/en/products/cpu-cooler-retail (Accessed 20 January 2023).AMD//Процессор AMD Ryzen™ 7 5800х [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.amd.com/en/products/cpu/amd-ryzen-7-5800x. Дата доступа: 17.01.2023.AMD//Processor AMD Ryzen™ 7 5800х. Available: https://www.amd.com/en/products/cpu/amd-ryzen-7-5800x (Accessed 17 January 2023).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.