Algoritmos Fractales Aplicados al Diseño de Disipadores de Calor Compuestos por Multimicrocanales

Abstract

El estudio se centra en el diseño de disipadores de calor compuestos por redes de microcanales. El enfoque metodológico se apoya en la utilización de algoritmos fractales para generar estructuras de multimicrocanales interconectadas en una disposición bidimensional que conforma el disipador térmico. La configuración de microcanales se genera de manera numérica mediante un algoritmo que identifica las intersecciones y conexiones de las geometrías fractales. Esta disposición es sometida a análisis termo-hidráulico, integrando las condiciones de contorno del problema y las propiedades de los fluidos empleados. El software utilizado es de código abierto, desarrollado in-house y programado en Python. Las ecuaciones de la mecánica de fluidos son de naturaleza no lineal y se resuelven mediante la linealización de los términos a través del Método de Newton-Raphson. Los sistemas de ecuaciones linealizados son abordados con la Eliminación Gaussiana. Los resultados engloban una variedad de diseños de disipadores con diversas configuraciones de microcanales, y mediante estos diseños se calculan las distribuciones de flujos másicos, de presión y de temperatura del fluido en cada microcanal de la red. Los resultados numéricos obtenidos permiten la obtención de geometrías de microcanales optimizadas, con enfoques diversos como la maximización de la transferencia de calor, la reducción de la pérdida de carga o una combinación de ambas.