Перспективы применения высокоэффективных двухфазных систем охлаждения электроники
Перспективы применения высокоэффективных двухфазных систем охлаждения электроники
Прогресс требует скорости перемещения и миниатюризации электронных устройств. Однако на пути совершенствования высокоскоростных поездов, автомобилей, самолетов и даже космических кораблей есть существенное препятствие: эти системы управляются электроникой, а компактный и мощный суперкомпьютер всегда будет нагреваться.
Сегодня необходимость отведения высоких тепловых потоков при заданных температурных режимах ограничивает развитие целого ряда отраслей техники. К ним относятся: бортовая электроника космических аппаратов, высокопроизводительные вычислительные процессоры, светодиодные источники света, «электрические» самолеты (то есть самолеты без гидравлических систем), высокоскоростной железнодорожный транспорт, гибридные автомобили и электромобили.
Неудивительно, что перспективы применения высокоэффективных двухфазных систем охлаждения, разрабатываемых в
Поэтому тема научного семинара, прошедшего 25 марта в ИТ СО РАН, была крайне актуальной: «Охлаждение высоконапряжённых по тепловым потокам электронных компонентов посредством интенсивно испаряющейся тонкой плёнки жидкости с динамическими микроразрывами». Семинар начался с просмотра сделанной заранее записи видеолекции члена-корреспондента РАН
В
Учёным долгое время не удавалось установить, что происходит в газовой фазе рядом с этой линией. В лаборатории решили проблему экспериментальным путем. Монослой микрокапель жидкости диаметром 10 микрон формировался над интенсивно испаряющейся горизонтальной поверхностью жидкости и стекал под действием гравитации в область сухого пятна диаметром 1 мм, искусственно сформированного на нагревателе. Капли буквально запрыгали и заплясали в области линии контакта «газ–жидкость–твердое тело», что дало возможность оценить их траекторию и ускорение и доказать существование в этом месте аномально высокой интенсивности испарения. Была сформулирована и обоснована новая научная идея стенда, который бы позволил выполнять исследования процессов теплообмена в области линии контакта «газ–жидкость–твердое тело», включая методику измерений и исследований. К настоящему времени на стенде получен целый ряд прорывных результатов, опубликованных в высокорейтинговых журналах. В частности, измерена локальная плотность теплового потока в области линии контакта.
Работа над проектом «Создание технологии охлаждения теплонапряжённых элементов с использованием однокомпонентных двухфазных потоков» шла с 2014 года по 2016-й. Было обнаружено неизвестное ранее явление в гидродинамике — факт самоорганизации течения в интенсивно нагреваемой тонкой пленке жидкости, движущейся под действием спутного потока газовой фазы с массовым образованием короткоживущих малоразмерных «сухих пятен». Благодаря этому открытию удалось существенно интенсифицировать теплообмен, а сотрудник лаборатории Дмитрий Кочкин (на снимке) в кандидатской диссертации детально изучил обнаруженный перед разрывом слоя жидкости остаточный слой тонкой плёнки. Открытие того, что микрокапли конденсата могут левитировать не только над смоченной поверхностью нагревателя, но перетекают через линию контакта, «зависая» над «сухой» поверхностью нагревателя, привело к целому циклу фундаментальных исследований по динамике микрокапель. Член-корреспондент РАН Владислав Пухначёв из Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН подчеркнул значимость выводов, сделанных в диссертации Д. Кочкина: обычно инженеры пытаются избежать так называемых «сухих пятен», а сотрудники лаборатории по-новому взглянули на проблему смачиваемости поверхности, что ведет к новым перспективам в разработке устройств охлаждения.
Результаты исследований по проекту ФЦП признаны мировым сообществом, получены пять патентов, опубликованы 24 статьи в высокорейтинговых журналах. К сожалению, повод для внеочередного обсуждения этих работ был печальным: уже второй год Олег Кабов находится под следствием именно в связи с руководством вышеупомянутым проектом. Будем надеяться, суд сможет беспристрастно разобраться в доводах обвинения.
«К сказанному на семинаре трудно что-либо добавить: это актуальное направление исследований. Работы на изготовленном в рамках проекта экспериментальном стенде продолжаются и сегодня, — комментирует заместитель директора по науке ИТ СО РАН
Экспертное заключение, данное представителями ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ и вызвавшее у учёных, занимающихся охлаждением теплонапряжённых элементов, мягко говоря, много критических замечаний и недоуменных вопросов, стало отдельной темой для обсуждения. Участники семинара согласились в следующем. Конечно, индульгенции для учёных от обвинений в экономических преступлениях быть не может. Но чтобы подобные судебные процессы не превращались в кампанию по дискредитации представителей науки, что на нынешнем этапе может только повредить нашей стране, разбирательство должно быть открытым, а экспертиза научных проектов — профессиональной. И лучшего экспертного органа, чем Российская академия наук, здесь не найти.
Текст: Ольга Колесова.
Источник: «Поиск».