(3.238.240.197) 您好!臺灣時間:2021/04/13 01:19
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:王松筠
研究生(外文):Wang, Song-Yun
論文名稱:應用PIV於壓電風扇冷卻散熱片之流場量測
論文名稱(外文):Application Of PIV To Flow Field Measurement Of Heat Sink Cooled By Piezoelectric Fan
指導教授:李弘毅李弘毅引用關係
指導教授(外文):Li, Hung-Yi
口試委員:張永鵬蔡國隆
口試日期:2011-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:華梵大學
系所名稱:機電工程學系博碩專班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:質點影像測速儀壓電風扇散熱片
外文關鍵詞:Particle Image VelocimetryPiezoelectric FanHeat Sink
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:256
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:10
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文應用質點影像測速儀於一玻璃實驗箱中量測壓電風扇於空氣中擺動時所形成之流場變化,研究中考慮壓電風扇之擺放位置、擺放高度與鰭片高度對於散熱片周圍流場速度分佈之影響。
研究結果顯示當風扇葉片尖端位於散熱片前端邊緣處,氣體能較快速的流過散熱片。當風扇葉片尖端位於散熱片中央時,僅有散熱片右半部有較快速之氣體流過。而風扇葉片尖端位於散熱片後端邊緣時,其所產生速度較大之氣體皆位於散熱片外部,並未進入散熱片中。故最佳冷卻效果出現於風扇葉片尖端位於散熱片前端邊緣處,隨著風扇往散熱片後端移動,冷卻效果會逐漸變差。鰭片高度較高時,流體進入散熱片之流速變慢,因此鰭片高度較高時,冷卻效果較差。

In this thesis, the velocity field induced by the piezoelectric fan in a glass box is measured by the particle image velocimetry. The effects of the position, the height of the piezoelectric fan, and the height of the heat sink on the velocity field are discussed.
The results show that the cooling air flows through the heat sink rapidly when the blade tip of the piezoelectric fan is in the front edge of the heat sink. The cooling air flows through the right half of the heat sink rapidly when the blade tip of the piezoelectric fan is in the center of heat sink. When the fan tip of the piezoelectric fan is in the back edge of the heat sink, the cooling air with higher velocity is outside the heat sink. Hence, the cooling performance is the best with the blade tip of the piezoelectric fan in the front edge of the heat sink. The cooling performance gets worse gradually as the fan moves towards the back edge of the heat sink. The higher the fin height is, the lower the cooling air velocity is. Therefore, the cooling performance decreases as the fin height increases.

目錄
致謝.............................................................................I
摘要...........................................................................................................II
ABSTRACT…………………………………………………………….III
目錄..........................................................................................................IV
表錄……………………………………………………………………..VI
圖錄…………………………………………………………………….VII
符號說明……………………………………………………………...XIII
一、 前言………………………………………………………………..1
二、 文獻回顧…………………………………………………………..4
三、 實驗設備與方法…………………………………………………10
3.1 實驗原理………………………………………………………10
3.2 實驗設備………………………………………………………10
3.2.1雷射及光頁光學模組……………………………………11
3.2.2 影像擷取元件…………………………………………..12
3.2.3 同步控制器系統………………………………………..13
3.2.4 分析元件………………………………………………..15
3.2.5 數位式交流電源供應器………………………………..17
V
3.2.6質點產生器………………………………………………18
3.2.7 壓電風扇………………………………………………..19
3.2.8 玻璃箱與散熱片………………………………………..19
3.3 實驗方法………………………………………………………20
3.4 實驗步驟………………………………………………………21
四、 結果與討論………………………………………………………37
4.1壓電風扇引發之流場速度分佈………………………………..37
4.2壓電風扇擺放位置對散熱片周圍流場速度分佈之影響……..38
4.2.1 鰭片高度H=15mm,壓電風扇擺放高度Hfan=35mm…38
4.2.2 鰭片高度H=30mm,壓電風扇擺放高度Hfan=50mm….40
4.3鰭片高度對散熱片周圍流場速度分佈之影響………………..42
4.4壓電風扇擺放高度對散熱片周圍流場速度分佈之影響……..43
五、 結論與未來展望…………………………………………………70
5.1 結論……………………………………………………………70
5.2 未來展望………………………………………………………71
參考文獻………………………………………………………………..72
VI
表錄
表3.1 Piezo system公司型號RFN1-005之壓電風扇規格……………24
表3.2散熱片尺寸規格表………………………………………………24
VII
圖錄
圖3-1 實驗系統示意圖。………………………………………………25
圖3-2 雙脈衝雷射系統。………………………………………………26
圖3-3光頁產生系統及鏡片組。………………………………………26
圖3-4雷射導光懸臂導光裝置。………………………………………27
圖3-5高靈敏度CCD攝影機。…………………………………………27
圖3-6 自製運算放大器電路實體。……………………………………28
圖3-7運算放大器(Op Amp)之電路圖。……………………………28
圖3-8控制及數據擷取處理器。………………………………………..29
圖3-9數位式交流電源供應器。………………………………………29
圖3-10煙霧產生器。.............................................................................30
圖3-11蜂巢。……………………………………………………………30
圖3-12 Piezo system公司型號RFN1-005之壓電風扇尺寸示意圖。…31
圖3-13 Piezo system公司型號RFN1-005之壓電風扇實體圖。……32
圖3-14可調整X軸與Y軸之壓電風扇夾具。………………………32
圖3-15玻璃箱。…………………………………………………………33
圖3-16 散熱片示意圖。………………………………………………..34
圖3-17散熱片實體圖。…………………………………………………35
VIII
圖3-15 雷射頻率與攝影機取像時間示意圖。………………………..36
圖3-16是光頁產生系統及鏡片組示意圖…………………………….36
圖 4-1 壓電風扇擺放位置示意圖…………………………………….45
圖4-2 風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。………46
圖4-3 風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。…………46
圖4-4 風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。………47
圖4-5 風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。………47
圖4-6 風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。…………48
圖4-7 風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。………48
圖4-8 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。………………………………………………49
圖4-9 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。…………………………………………………49
圖4-10 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………50
圖4-11 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。………………………………………………50
圖4-12 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………51
IX
圖4-13 H=15mm、Hfan=35mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………51
圖4-14 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………52
圖4-15 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………52
圖4-16 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………53
圖4-17 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………53
圖4-18 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………54
圖4-19 H=15mm、Hfan=35mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………54
圖4-20 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………55
圖4-21 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………55
圖4-22 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由上往下擺動,葉片
X
位於最底端時之速度分佈。……………………………………………56
圖4-23 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………56
圖4-24 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………57
圖4-25 H=15mm、Hfan=35mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………57
圖4-26 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………58
圖4-27 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………58
圖4-28 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………59
圖4-29 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………59
圖4-30 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………60
圖4-31 H=30mm、Hfan=50mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………60
XI
圖4-32 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………61
圖4-33 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………61
圖4-34 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………62
圖4-35 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………62
圖4-36 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………63
圖4-37 H=30mm、Hfan=50mm、X=15mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………63
圖4-38 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………64
圖4-39 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………64
圖4-40 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由上往下擺動時,葉片位於最底端時之速度分佈。…………………………………………65
圖4-41 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片
XII
位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………65
圖4-42 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………66
圖4-43 H=30mm、Hfan=50mm、X=30mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………66
圖4-44 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………67
圖4-45 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………67
圖4-46 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由上往下擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………68
圖4-47 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最底端時之速度分佈。……………………………………………68
圖4-48 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於水平處之速度分佈。………………………………………………69
圖4-49 H=30mm、Hfan=15mm、X=0mm,風扇由下往上擺動,葉片位於最頂端時之速度分佈。……………………………………………69
參考文獻
1. Yoo, J. H., Hong, J. I., and Cao, W., “Piezoelectric Ceramic Bimorph Coupled to Thin Metal Plate as Cooling Fan for Electronic Devices,” Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 79, No. 1, pp. 8-12, 2000.
2. Acikalin, T., Wait, S. M., Garimella, S. V., and Raman, A., “Experimental Investigation of the Thermal Performance of Piezoelectric Fans,” Heat Transfer Engineering, Vol. 25, No .1, pp. 4-14, 2004.
3. Kimber, M., Garimella, S. V., and Raman, A., “Local Heat Transfer Coefficients Induced by Piezoelectrically Actuated Vibrating Cantilevers,” Journal of Heat Transfer, Vol. 129, No. 9, pp. 1168-1176, 2007.
4. Acikalin, T., Garimella, S. V., Raman, A., and Petroski, J., “Characterization and Optimization of the Thermal Performance of Miniature Piezoelectric Fans,” International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 28, No. 4, pp. 806-820, 2007.
5. Wait, S. M., Basak, S., Garimella, S. V., and Raman, A., “Piezoelectric Fans Using Higher Flexural Modes for Electronics
73
Cooling Applications,” IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, Vol. 30, No. 1, pp. 119-128, 2007.
6. Abdullah, M. K., Abdullah, M. Z., Wong, S. F., Khor, C. Y., Ooi, Y., Ahmad, K. A., Ripin, Z. M., and Mujeebu, M. A., “Effect of Piezoelectric Fan Height on Flow and Heat Transfer for Electronics Cooling Applications,” The 10th International Conference Electronics Material and Packaging, Taipei, Taiwan, pp. 165-170, 2008.
7. Abdullah, M. K., Abdullah, M. Z., Ramana, M. V., Khor, C. Y., Ahmad, K. A., Mujeebu, M. A., Ooi, Y., and Ripin, Z. M., “Numerical and Experimental Investigations on Effect of Fan Height on the Performance of Piezoelectric Fan in Microelectronic Cooling,” International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 36,No 1, pp. 51-58, 2009.
8. Kimber, M., Suzuki, K., Kitunai, N., Seki, K., and Garimella, S. V., “Pressure and Flow Rate Performance of Piezoelectric Fans” IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, Vol. 32, No. 4, pp. 766-755, 2009.
9. Acikalin, T., and Garimella, S. V., “Analysis and Prediction of the
74
Thermal Performance of Piezoelectrically Actuated Fans” Heat Transfer Engineering, Vol. 30, No. 6, pp. 487-498, 2009.
10. Liu, S. F., Huang, R. T., Sheu, W. J., and Wang, C. C., “Heat Transfer by a Piezoelectric Fan on a Flat Surface Subject to the Influence of Horizontal/Vertical Arrangement,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 52, No. 11-12, pp. 2565-2570, 2009.
11. Unal, M. F., Lin, J. C., and Rockwell, D., “Force Prediction by PIV Imaging : a Momentum-Based Approach,” Journal of Fluids Structures, Vol. 11, No. 8, pp. 965-971, 1997.
12. Sumner, D., Price, S. J., and Paidoussis, M. P., “Investigation of Impulsively-Started Flow Around Side-by-Side Circular Cylinders : Application of Particle Image Velocimetry,” Journal of Fluids and Structures, Vol. 11, No. 6, pp. 597-615, 1997.
13. Son, S. Y., Kihm, K. D., and Han J. C., “PIV Flow Measurements for Heat Transfer Characterization in Two-Pass Square Channels with Smooth and 90° Ribbed Walls,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, No. 24, pp. 4809-4822, 2002.
14. Angioletti, M., Di Tommaso, R. M., Nino, E., and Ruocco, G., “Simultaneous Visualization of Flow Field and Evaluation of Local
75
Heat Transfer by Transitional Impinging Jet,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, No. 10, pp. 1703-1713, 2003.
15. Corvaro, F., and Paroncini, M., “An Experimental Study of Natural Convection in a Differentially Heated Cavity through a 2D-PIV System,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 52, No. 1-2, pp.355-365, 2009.
16. PIV Hardware Operations Manual, January 1997, TSI.
17. Particle Image Velocimetry (PIV): Theory of Operations, September 1999, TSI.
18. Insight 5 Particle Image Velocimetry Software Instruction Manual, November 2002, TSI.
19. 趙上茗,「散熱片應用於電子冷卻之熱流特性研究」,華梵大學,博士論文,2011。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔