10H50 : n° 1422 Refroidissement de composants électroniques : enjeux scientifiques pour le développement des caloducs plats et oscillants

Frédéric Lefevre
Centre de Thermique de Lyon
Les caloducs plats ou diffuseurs thermiques diphasiques (DTD) sont des systèmes de refroidissement particulièrement efficaces qui permettent de transférer de fortes densités de flux de chaleur tout en garantissant une répartition homogène de la température. Un DTD est constitué d’une enceinte étanche de faible épaisseur, remplie d’un fluide caloporteur à l’état d’équilibre liquide-vapeur dans les conditions de fonctionnement. Le liquide se vaporise sur une zone de l’enceinte située au contact d’une source chaude (évaporateur) et la vapeur se condense au contact d’une source froide (condenseur). La vapeur circule dans un canal unique au centre de l'enceinte tandis que le retour du liquide depuis le condenseur vers l'évaporateur est assuré au moyen d'une structure capillaire périphérique (mèches, rainures). Ces systèmes sont utilisés dans le domaine du refroidissement de l’électronique. La littérature expérimentale sur les DTD est importante mais limitée à des mesures de températures pariétales aux entrées et aux sorties du système qui permettent de caractériser leurs performances sans toutefois apporter les informations nécessaires à la compréhension de leur fonctionnement. Cette communication présente les bancs expérimentaux développés dans notre laboratoire pour visualiser et mesurer les films liquides à l’intérieur de la structure capillaire de DTD. Ces mesures sont nécessaires pour améliorer la compréhension du fonctionnement des caloducs plats. Les résultats obtenus remettent en cause certains fondamentaux de la littérature et permettent de valider des modèles fins de fonctionnement. Les caloducs oscillants également nommés caloducs pulsés, ou encore PHP (Pulsating Heat Pipes) sont également des systèmes de refroidissement dont l’application principale concerne le refroidissement de l’électronique. Leur principe de fonctionnement est basé sur les écoulements à bulles de Taylor oscillants induits par des effets thermiques. Leur conception est beaucoup plus simple que les caloducs plats puisqu’ils sont constitués d’un simple tube dont le diamètre intérieur est proche du diamètre critique capillaire. Cependant, malgré cette simplicité de réalisation, les phénomènes physiques qui contrôlent ces systèmes sont encore mal compris, ce qui freine leur développement. Il n’est, par exemple, pas encore admis que les oscillations et/ou les transferts de chaleur sont dus à un transfert thermique par chaleur sensible, par chaleur latente ou par ces deux modes de transfert combinés. Nos modèles montrent en effet qu'il est possible d'obtenir des oscillations pour chacun de ces modes de transfert. Nous présenterons les modèles numériques et un banc expérimental développés pour l’étude fondamentale d’un seul couple bulle de vapeur/bouchon de liquide. Les résultats expérimentaux montrent qu’il est possible, dans certaines configurations expérimentales, de créer et de maintenir des oscillations de fréquence et d’amplitude contrôlées entre une source chaude et une source froide. Nous confronterons les mesures obtenues aux différentes approches théoriques.

11H30 : n° 95 Impact de la Micro Pesanteur sur le Flux de l'Ébulition en Film et la Température de Remouillage lors du Quenching

Brian Verthier Gian Piero Celata Giuseppe Zummo Catherine Colin Jérémy Follet
IMFT
Cet article décrit la stratégie expérimentale développée afin d'améliorer la modélisation des écoulements diphasiques liquide-vapeur présents lors de la mise en froid de moteurs-fusée par des fluides cryogéniques en micro pesanteur. Une analyse de similitude est faite afin de déterminer les nombres adimensionnels pertinents pour le dimensionnement d'une expérience similaire à ces écoulements. Une analyse bibliographique sur les expériences menées en micro pesanteur, la température de remouillage et le flux lors de l'ébullition en film montre le manque de modèles adaptés à la micro gravité. Des résultats de quenching d'un tube de pyrex par du FC72 lors de vols paraboliques sont présentés, en particulier l'impact du niveau de gravité et du sous refroidissement sur la température de remouillage et le flux lors de l'ébullition en film. Les résultats montrent une baisse du transfert thermique en micro pesanteur, et une augmentation de la température de remouillage.

11H50 : n° 1198 Etude analytique et numérique des transferts de chaleur d'un écoulement pulsé dans une conduite en présence d'un cylindre chauffé

Youcef Benakcha Rabah Hadj-Ali Abderrahmane Ghezal Jean Claude Loraud
USTHB
Ce travail présenté est l'étude analytique et numérique du transfert de chaleur d'un écoulement pulsé en présence d'un cylindre chauffé. La Méthode numérique utilisée est celle différences finies.L’étude a été menée pour fréquence variant de 1 à 1000, Pr 0.7 et A=0.75. Il résulte de cette investigation que le paramètre de fréquence modifie le profil de vitesse del'écoulement et de la température.