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研究生:吳沛誼
研究生(外文):WU,PEI-YI
論文名稱:場協同理論結合APP應用於散熱器設計分析
論文名稱(外文):Design Analysis Of Heat Sink Using Field Synergy Theory And APP.
指導教授:林銘哲
指導教授(外文):Lin,Ming-Che
口試委員:鄭博仁張桂豪林銘哲
口試委員(外文):CHENG,PO-JENCHANG,KUEI-HAOLin,Ming-Che
口試日期:2021-08-06
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:場協同理論有限元素法散熱鰭片APP
外文關鍵詞:APPField synergy theoryFEMHeat sink
相關次數:
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本研究使用分析軟體分析散熱鰭片,以鰭片擺放角度的不同,觀察其擺放角度對於溫度場及速度場的影響,以探討場協同定理對於散熱效益的影響,並配合分析軟體之各項數據加上統計分析軟體製作趨勢圖表,以觀察其趨勢走向,並且建立APP以利後續操作者使用。
首先使用散熱器熱阻量測儀進行實驗,配合紅外線熱影像儀監控系統,同時利用分析軟體建立熱傳模型。再使用風速儀量測實驗流場,將前述熱傳模型耦合流場進行分析,並將熱流耦合模擬模型建立為APP,並將各項模擬分析結果數據與其場協同數進行交叉比對,觀察其趨勢並判斷場協同數與散熱鰭片熱傳效益的相關性。
依場協同理論中場協同數望大及場協同角望小為熱傳效應最佳,而鰭片擺放角度於0度時其鰭片開口方向的擺放與腔體開放入口在一平行流線上,且根據數據顯示鰭片擺放角度0度之散熱效益最佳。

In this research, COMSOL was used to analyze the heat sink, and the angles of heat sink were placed to observe the effect of the placement angle on the temperature field and velocity field, to explore the influence of the field synergy theory on the heat dissipation efficiency. With the COMSOL, the data is added with statistical analysis software to make a trend chart to observe, and to output an APP for subsequent use by the operator.
First, use the CPU Cooler Thermal Resistance Measurement Apparatus to run the experiment, cooperate with the Thermographic camera, and use the COMSOL to establish the heat transfer model. Then use the anemometer to measure the experimental flow field, analyze the coupled flow field of the heat transfer model, and establish the coupled heat flow simulation model as APP, and then cross-compare each simulation analysis result data with its field synergy angle, and observe it Trend and judge the correlation between the field synergy angle and the heat transfer benefit of the fins.
According to the field synergy theory, the heat transfer effect is the best when the field synergy number is large and the field synergy angle is small. When the fins are placed at an angle of 0 degrees, the opening direction is placed on a parallel flow line with the opening entrance. The data shows that the best heat dissipation effect is when the fins are placed at an angle of 0 degrees.

摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 研究方法 8
第二章 實驗原理 9
2.1 熱傳遞原理 9
2.1.1 熱傳導(Thermal Conduction) 9
2.1.2 熱對流(Thermal Convection) 10
2.1.3 熱輻射(Thermal Radiation) 12
2.1.4 熱阻 12
2.1.5 散熱鰭片 14
2.2 計算流體力學 15
2.2.1 不可壓縮黏性流數學模型 17
2.2.2 分析方法 19
2.2.3 雷諾數(Reynolds number) 20
2.2.4 紐賽數(Nusselt number) 21
2.2.5 馬赫數(Mach number) 21
2.3 邊界層理論 22
2.3.1 普朗特數(Prandtl number) 22
2.4 場協同理論 24
2.4.1 場協同角 27
2.4.2 場協同數 29
第三章 實驗方法 30
3.1 實驗設計 30
3.2 實驗設備介紹 32
3.2.1 散熱器熱阻量測儀 32
3.2.1.1 散熱器熱阻量測儀測試原理 34
3.2.3 風速儀 37
3.3 實驗軟體介紹 38
3.3.1 COMSOL有限元素分析軟體 38
3.3.2 COMSOL模擬模型建立 38
第四章 結果與討論 47
4.1 實驗結果與數據 47
4.1.1 散熱器熱阻儀實驗結果 47
4.1.2 紅外線熱像儀監控結果 50
4.1.3 COMSOL數值模擬分析結果與數據 51
4.2 Minitab結果呈現 66
4.3 COMSOL APP 71
第五章 結論與未來展望 72
5.1 結論 72
5.2 未來展望 72

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