Thermal analysis of heat sinks: an analytical approach using integral transforms

Abstract

O presente trabalho desenvolve uma abordagem analítica usando a Técnica de Transformação Integral Clássica (CITT) para resolver problemas de transferência de calor em dissipadores de calor. A formulação matemática é composta por uma base tridimensional e aletas bidimensionais. O fluxo de calor que se aproxima de um chip aquecido preso na parte inferior da base precisa ser resfriado para garantir seu bom desempenho e longa vida útil. As aletas acopladas na parte superior da base do dissipador de calor são responsáveis por aumentar a taxa de transferência de calor e, consequentemente, resfriar o sistema de forma mais eficiente. A metodologia utilizada é a Técnica da Transformada Integral Clássica, aplicada para resolver a formulação das aletas e da base, assim como um acoplamento de base-aleta é realizado nos limites de seus domínios para obter o seu campo de temperatura. Simulações computacionais utilizando o software OpenFOAM também são realizadas para a verificação da metodologia analítica e análise da eficácia das diferentes geometrias de aleta. A metodologia desenvolvida inova no estudo da transferência de calor em dissipadores de calor, apresentando a importância da modelagem 2D de aletas para casos simétricos e não simétricos.