Les chercheurs travaillent sur des technologies permettant aux machines de « respirer » thermiquement.


Les chercheurs de l'UCF travaillent sur des technologies permettant aux machines de «respirer» thermiquement.

Les chercheurs de l’UCF en génie mécanique et en technologie aérospatiale, Khan Rabbi et Shawn Putnam, développent de nouvelles façons de refroidir les machines et l’électronique. Rabbi est doctorant dans le département et Putnam est professeur associé. Crédit photo: Karen Norum, Bureau de recherche de l’Université de Floride centrale

À l’ère voitures électriques, de l’apprentissage automatique et des véhicules très efficaces pour les voyages dans l’espace, les ordinateurs et le matériel fonctionnent plus rapidement et plus efficacement. Cependant, il y a un compromis associé à cette augmentation des performances: vous obtenez très vite.

Pour contrer cela, des chercheurs de l’Université de Floride centrale développent un moyen pour les grosses machines d’inhaler et d’expirer des jets d’eau de refroidissement afin d’empêcher la surchauffe de leurs systèmes.

Les résultats sont décrits en détail dans une étude en cours dans la revue Fluides de vérification physique.

Le processus est similaire à la façon dont les humains et certains animaux inhalent de l’air pour refroidir leur corps, sauf que dans ce cas, les machines inhalent des jets d’eau fraîche, explique Khan Rabbi, étudiant diplômé du département de génie mécanique et de l’UCF et auteur principal du Étude.

«Notre technique utilisait un jet d’eau pulsé pour refroidir une de titane chaude», explique Rabbi. «Plus nous pompons d’eau des buses de pulvérisation, plus la quantité de chaleur transférée entre la surface en titane solide et les gouttelettes d’eau, qui refroidit le titane, est importante, plus il faut générer une idée pour une pulsation optimale du jet assurant des performances de transfert de chaleur maximales.

«C’est essentiellement comme expirer la chaleur de la surface», dit-il.

L’eau est fournie par de petits jets d’eau, environ dix fois l’épaisseur d’un cheveu humain, qui se déversent sur une surface chaude d’un grand système électronique, et l’eau est collectée dans une chambre de stockage où elle peut être pompée et remise en circulation pour refroidir répéter. La chambre de stockage de son étude contenait environ 10 onces d’eau.

Grâce à l’imagerie thermique infrarouge à haute vitesse, les chercheurs ont pu trouver la quantité optimale d’eau pour des performances de refroidissement maximales.

Selon Rabbi, les applications quotidiennes du système pourraient inclure le refroidissement de gros appareils électroniques, des engins spatiaux, des batteries de véhicules électriques et des turbines à gaz.

Shawn Putnam, professeur agrégé au Département de génie mécanique et aérospatial de l’UCF et co-auteur de l’étude, affirme que cette recherche fait partie d’un effort visant à explorer diverses techniques pour refroidir efficacement les dispositifs et les surfaces chaudes.

« Très probablement, la technologie de refroidissement la plus polyvalente et la plus efficace utilisera une variété de mécanismes de refroidissement, et le refroidissement par jet pulsé sera probablement l’un de ces principaux facteurs », déclare Putnam.

Le chercheur affirme qu’il existe plusieurs façons de refroidir le matériel chaud, mais le refroidissement par jet d’eau est une méthode préférée car il peut être ajusté dans différentes directions, a une bonne capacité de transfert de chaleur et utilise des quantités minimales d’eau ou de liquide de refroidissement.

Cependant, il a ses inconvénients, que ce soit au-dessus ou en dessous de l’eau, ce qui entraîne des inondations ou des points chauds secs. La méthode UCF surmonte ce problème en offrant un système qui peut être adapté aux besoins matériels de sorte que seule la bonne quantité d’eau nécessaire soit appliquée sur le corps.

La technologie est nécessaire car les performances de l’appareil se dégradent une fois que les températures de l’appareil dépassent un seuil de, disons, 194 degrés Fahrenheit, dit le rabbin.

«Pour cette raison, nous avons besoin de meilleures de refroidissement pour maintenir la température de l’appareil bien dans la température maximale pour un fonctionnement optimal», dit-il. « Nous pensons que cette étude fournira aux ingénieurs, scientifiques et chercheurs une compréhension unique de la façon dont les systèmes de refroidissement liquide de la future génération vont se développer. »


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Plus d’information:
Khan Md. Rabbi et al., Compréhension du refroidissement par impact de jet pulsé grâce à l’adaptation immédiate du flux thermique aux interfaces solide-liquide, Fluides de vérification physique (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevFluids.05.094003

Fourni par l’Université de Floride centrale

Citation: Les chercheurs travaillent sur des technologies aux machines de « respirer » thermiquement (13 octobre 2020), consulté le 13 octobre 2020 sur https://phys.org/news/2020-10-tech-machines-thermally.html

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