324462

Thermo-hydraulic Characteristics Study of The Flat Plat-Finned Heat Sink

Article

Last updated: 03 Jan 2025

Subjects

-

Tags

Mechanical engineering

Abstract

This research paper investigates the hydraulic and thermal characteristics of a plated-finned heat sink numerically and experimentally. Numerical simulations are conducted using Ansys Fluent software and the numerical results are compared with experimental results. This study evaluates the efficiency index of a plated-finned heat sink across a wide range of Reynolds numbers (7772- 77724) and various heat sink configurations. The obtained results showed that numerical simulations are valid with a maximum error ± 18 %. Increasing the Reynolds number and number of heat sink fins improves thermal performance while increasing the Reynolds number and number of heat sink fins decreases hydraulic performance. The results also demonstrated that the heat sink with a fin number = 8 exhibited the highest efficiency index among the configurations studied. Specifically, at a Reynolds number =7,772, the efficiency index of the heat sink with a fin number = 8 increased by 32% compared to the plate-finned heat sink with a fin number = 16. The results of the study can be used to guide the development of more efficient and cost-effective heat sinks designed for cooling electronic systems.   تبحث هذه الورقة البحثية خصائص الهيدروليكية والحرارية لبلوعة الحرارة ذات الزعانف المستوية عدديًا وتجريبيًا. تم إجراء المحاكاة العددية باستخدام برنامج Ansys Fluent وتم مقارنة النتائج العددية بالنتائج التجريبية. تقيم هذه الدراسة مؤشر كفاءة بلوعة الحرارة ذات الزعانف المستوية عبر مدى واسع من أرقام رينولدز (7772-77724) وأشكال مختلفة من بلوعات الحرارة. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن المحاكاة العددية صالحة بحد خطأ أقصاه  ± 18٪. تؤدي زيادة عدد زعانف بلوعة الحرارة وعدد رينولدز إلى تحسين الأداء الحراري بينما تؤدي زيادة عدد زعانف بلوعة الحرارة وعدد رينولدز إلى تقليل الأداء الهيدروليكي. أظهرت النتائج أيضًا أن بلوعة الحرارة التي لها عدد زعانف = 8 أظهر أعلى مؤشر كفاءة بين أشكال بلوعة الحرارة المدروسة. على وجه التحديد، عند رقم رينولدز = 7770، ارتفع مؤشر الكفاءة لـبلوعة الحرارة التي لها عدد زعانف = 8 بنسبة 32٪ مقارنة ببلوعة الحرارة التي لها عدد زعانف = 16. يمكن استخدام نتائج الدراسة لتوجيه عملية تطوير بلوعات حرارة  أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة مصممة لأنظمة التبريد الإلكترونية.

DOI

10.21608/auej.2023.215891.1379

Keywords

Plate-finned heat sink, Thermo-hydraulic performance, efficiency index, and Thermal resistance. بلوعة الحرارة ذات الزعانف المستوية, الأداء الهيدروليكي الحراري, مؤشر الكفاءة و المقاومة الحرارية

Authors

First Name

Mohammed

Last Name

Al-Rahman

MiddleName

A.

Affiliation

Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar Unversity, Cairo, Egypt.

Email

mohammadabdoel-rahman.18@azhar.edu.eg

City

-

Orcid

-

First Name

Saeed

Last Name

Ibrahim

MiddleName

A.A.

Affiliation

Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Zagazig Unversity, Zagazig, Egypt.

Email

-

City

-

Orcid

-

First Name

Sayed

Last Name

Ahmed

MiddleName

-

Affiliation

Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Zagazig Unversity, Zagazig, Egypt.

Email

-

City

-

Orcid

-

First Name

M.

Last Name

Elrefaie

MiddleName

Elfaisal

Affiliation

Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar Unversity, Cairo, Egypt.

Email

-

City

-

Orcid

-

Volume

18

Article Issue

69

Related Issue

44187

Issue Date

2023-10-01

Receive Date

2023-06-06

Publish Date

2023-10-01

Page Start

951

Page End

972

Print ISSN

1687-8418

Online ISSN

3009-7622

Link

https://jaes.journals.ekb.eg/article_324462.html

Detail API

https://jaes.journals.ekb.eg/service?article_code=324462

Order

324,462

Type

Original Article

Type Code

706

Publication Type

Journal

Publication Title

Journal of Al-Azhar University Engineering Sector

Publication Link

https://jaes.journals.ekb.eg/

MainTitle

Thermo-hydraulic Characteristics Study of The Flat Plat-Finned Heat Sink

Details

Type

Article

Created At

24 Dec 2024