Чисельний аналіз конвективного охолодження реберних теплообмінників в сучасній електроніці

Abstract

У доповіді розглянуто теорію конвективного теплообміну в системах охолодження напівпровідникових компонентів. Описано застосування методу скінченних різниць для розрахунку температурних полів у радіаторах із прямими прямокутними ребрами, що використовуються в інфраструктурі штучного інтелекту (AI), дата-центрах та силовій електроніці. Проаналізовано залежність теплового опору від геометрії ребер та швидкості потоку. Оптимізація геометрії дозволяє зменшити вагу теплообмінників на 15–20% без ризику перегріву кристала, що є критичним для зниження вуглецевого сліду.

This paper examines the theory of convective heat transfer in semiconductor component cooling systems. It describes the application of the finite difference method to calculate temperature fields in heat sinks with straight rectangular fins, which are used in artificial intelligence (AI) infrastructure, data centers, and power electronics. The dependence of thermal resistance on fin geometry and flow velocity is analyzed. Optimizing the geometry allows for a 15–20% reduction in the weight of heat exchangers without the risk of chip overheating, which is critical for reducing the carbon footprint.