• 대한기계학회논문집B
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• 제40권5호
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• pp.339-345
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• 2016

본 연구에서는 천공과 유동 가이드를 활용한 방사형 히트싱크의 자연대류 열전달 향상에 관해 수치적으로 탐구하였다. 천공과 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 개선된 형상의 방사형 히트싱크의 성능을 평가하고, 기존의 방사형 히트싱크와 열 성능을 비교하였다. 연구 결과, 천공형 히트싱크는 연구범위 내에서 천공의 개수와 직경이 클수록 열 성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 히트싱크에 대해서는, 핀의 개수, 침니와 바닥면 사이의 거리의 영향을 분석하였다. 그 결과 핀의 개수와 침니와 바닥면 사이의 거리에 최적화된 값이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 히트싱크의 방향이 상 방향($0^{\circ}$)에서 최고의 열 성능을, 측 방향($90^{\circ}$)일 때 최악의 열 성능이 나타나는 것을 알 수 있었다. 천공형 히트싱크와 최적의 구조를 갖는 유동 가이드를 갖는 히트싱크는 기존의 방사형 히트싱크와 비교하였을 때, 각각 최대 17%, 20% 개선된 열 성능을 가짐을 알 수 있었다. 본 논문은 공학과 관련한 획기적인 아이디어를 제시함으로써 창업기술개발, 벤처 및 기업가정신 함양에도 중요한 의미를 지닐 수 있다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권3호
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• pp.98-109
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• 2016

The flow and heat transfer characteristics of a heat exchanger having rectangular pin-fin in the flow direction have been investigated numerically. On the bottom plate, the convective boundary conditions for the hot side was given, and the fins were arranged in a channel-type geometric model using the periodic boundary condition in the span-wise direction. Three-dimensional numerical calculations for the flow and conjugate heat transfer problem were conducted using SIMPLE algorithm and $k-{\varepsilon}$ turbulence model. For the slanted pin-fin models, it was found that the downward cooling flow is generated due to the downward pressure gradient component, which can enhance the heat transfer performance near the bottom surface and the fin stem region. Four different inclined angles were considered in the Reynolds number range of 13,500-55,000. The aero-thermal performance of the slanted pin-fin heat exchangers, such as the volume and area goodness factors, were summarized and compared with the baseline plate-fin type heat exchanger quantitatively.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1022-1027
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• 2004

In this study, the shape of plate-fin type heat sink is numerically optimized to acquire the minimum pressure drop under the required temperature rise. To do this, a new sequential approximate optimization (SAO) is proposed and it is integrated with the computational fluid dynamics (CFD). In thermal/fluid systems for constrained nonlinear optimization problems, three fundamental difficulties such as high cost for function evaluations (i.e., pressure drop and thermal resistance), the absence of design sensitivity information, and the occurrence of numerical noise are confronted. To overcome these problems, the progressive quadratic response surface method (PQRSM), which is one of the sequential approximate optimization algorithms, is proposed and the heat sink is optimize by means of the PQRSM.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1219-1224
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• 2004

In this study the optimization of plate-fin type heat sink with vortex generator for thermal stability is conducted numerically. To acquire the optimal design variables, the CFD and mathematical optimization are integrated. The flow and thermal fields are predicted using the finite volume method. The optimization is carried out by means of the sequential quadratic programming (SQP) method. The results show that when the temperature rise is less than 40 K, the optimal design variables are as follows; $B_1=2.584mm$, $B_2=1.741mm$, and t = 7.914 mm. Comparing with the initial design, the temperature rise is reduced by 4.2 K, while the pressure drop is increased by 9.43 Pa. The Pareto optimal solutions are also presented between the pressure drop and the temperature rise.

• Journal of Power Electronics
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• 제13권6호
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• pp.1080-1089
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• 2013

In this paper, the superposition principle of a heat sink temperature rise is verified based on the mathematical model of a plate-fin heat sink with two mounted heat sources. According to this, the distributed coupling thermal impedance matrix for a heat sink with multiple devices is present, and the equations for calculating the device transient junction temperatures are given. Then methods to extract the heat sink thermal impedance matrix and to measure the Epoxy Molding Compound (EMC) surface temperature of the power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) instead of the junction temperature or device case temperature are proposed. The new thermal impedance model for the power converters in Switched Reluctance Motor (SRM) drivers is implemented in MATLAB/Simulink. The obtained simulation results are validated with experimental results. Compared with the Finite Element Method (FEM) thermal model and the traditional thermal impedance model, the proposed thermal model can provide a high simulation speed with a high accuracy. Finally, the temperature rise distributions of a power converter with two control strategies, the maximum junction temperature rise, the transient temperature rise characteristics, and the thermal coupling effect are discussed.

• 에너지공학
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• 제9권3호
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• pp.212-220
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• 2000

히트파이프 히트싱크의 라디에이터를 통과하는 공기 유동에 대한 열전달 및 유동 압력 강하를 구하기 위한 연구를 수행하였다. 이 라디에이터는 평판 휜-관 구조이며, 평판휜에 4개의 히트파이프가 유동 방향으로 정격 배열 되어있다. 입구 공기 속도 2.5~4m/s에 대해 열전달 성능실험과 수치해석을 수행하였다. 각 히트파이프의 단위 길이당 열속이 583.3W/m, 입구 공기 속도가 3m/s일때 총합 대류 열전달계수값은 약 32W/$m^2$K, 압력 강하는 8mmAq이었다. 전체속도범위에서 실험결과와 수치 해석 결과 사이에는 약 5%의 미만의 일치를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.551-560
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• 2011

본 연구에서는 열분산기 및 자연대류 히트 싱크로 구성된 집광형 태양전지 모듈용 냉각 장치를 제안하고자 한다. 이를 위해, 기존 연구자들의 해석적 연구를 바탕으로 집광형 태양전지 모듈용 열분산기 및 자연대류 히트 싱크를 설계하였다. 제안된 냉각 장치의 성능을 평가하기 위하여, 발열량과 수직 기준 경사각 변화에 따른 열성능 평가실험을 수행하였다. 실험결과로부터, 제안된 냉각 장치가 집광형 태양전지 모듈의 설계 조건을 만족하는 것을 확인하였다. 마지막으로 발열량과 수직기준 경사각 변화에 따른 자연대류 히트 싱크의 열성능을 예측할 수 있는 상관식을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.786-790
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• 2016

본 연구는 자연대류상의 할로우 하이브리드 휜 히트싱크 (HHFHS) 의 열성능에 대한 방향 영향의 전산연구결과에 대해 논한다. HHFHS 는 휜 베이스 근처에 천공을 포함하는 중공 핀 휜과 판 휜의 결합형 휜들의 배열로 구성된다. HHFHS의 베이스면적기반, 질량기반 열성능에 대한 방향영향이 0 ~ 180도의 방향각에 대해서 수치적으로 연구되었고, 유사구조의 핀 휜 히트싱크 (PFHS) 와 비교되었다. PFHS 와 달리 HHFHS 의 열저항은 직립상태에서 45도까지 변화가 미미하며, 이후 증가하여 90도에서 최대이며, 이후로는 180도까지 감소함을 보인다. 이러한 열저항 특성의 차이는 HHFHS의 중공 휜의 내부유동에 의한 열펌핑 효과의 영향으로 사료된다. 다양한 방향각에도 HHFHS 의 질량기반 열저항은 약 30% 정도 PFHS 보다 작음을 보여주는데 이 결과는 자연대류 상의 전자장치에 대한 HHFHS 의 경량열관리 적용 가능성을 보여준다.