Introduction générale
appropriée dans la plupart des cas.
Le refroidissement par un liquide peut être soit
monophasique (la température du fluide reste inférieure à
celle de saturation), soit accompagné d'un échange thermique par
ébullition. Toutefois, dans les deux cas on utilise un circuit
hydraulique dans lequel circule un liquide caloporteur entraîné
par une pompe qui emmagasine la chaleur au niveau du système à
refroidir et la redistribue à un dissipateur.
Quoique le refroidissement de certains composants de forte
puissance (microprocesseurs, diodes laser...) se fasse de plus en plus avec
écoulement d'un liquide ou avec changement de phase, le refroidissement
par écoulement d'air demeure encore très utilisé. En
effet, ce type de refroidissement est approprié pour des composants de
moyenne et de faible puissance tels que le processeur des cartes graphiques,
les disques durs, les racks de serveur, de réseau ou de
télécommunication. Il constitue l'une des solutions
énergétiques les plus économiques.
Différentes solutions ont été
adoptées pour augmenter l'efficacité d'un système de
refroidissement à air :
La première consiste à greffer des ailettes
offrant une plus grande surface de contact. En électronique de
puissance, les dimensions des panneaux à ailettes sont en
général proportionnelles aux capacités des modules
chauffants. Cela conduit à concevoir des ailettes jusqu'à 100 mm
de longueur et 5 mm d'épaisseur. Bien qu'il soit très
répandu en micro-électronique, le principe est toujours
utilisé en électronique de puissance. Le principal
inconvénient de cette technique est l'encombrement qu'elle introduit.
La deuxième solution pour augmenter l'efficacité
d'un système de refroidissement à air, en particulier quand il
n'y a pas assez de place pour installer un radiateur à ailettes ou un
ventilateur sur le composant, consiste à implanter des
déflecteurs qui jouent le rôle de dirigeants de
l'écoulement d'air dans les boîtiers contenant les composants. Ces
déflecteurs guident le flux d'air circulant dans le boîtier vers
les zones les plus critiques sur les cartes. Ces solutions sont aussi
préconisées lorsqu'il s'agit de refroidir des convertisseurs de
courant ou de tension. Ces derniers peuvent générer des champs
magnétiques qui perturbent le fonctionnement des pompes ou des
ventilateurs s'ils étaient placés à proximité des
composants.
C'est dans ce contexte que nous allons mener notre
étude. L'objectif de ce travail de mémoire consiste donc à
étudier numériquement le transfert de chaleur dans un micro-canal
contenant un fluide caloporteur (l'eau) consiste à améliorer les
techniques de refroidissement d'un microprocesseur.
Le présent manuscrit s'articule autour de quatre
chapitres et une conclusion générale :
?Faisant suite à cette introduction, le premier
chapitre est consacré à une synthèse bibliographique
concernant les problèmes d'évacuation de chaleur dus à la
miniaturisation.
?Le deuxième chapitre aborde essentiellement des
généralités sur le transfert de chaleur. Cette partie est
suivie d'un rappel des équations qui régissent
l'écoulement incompressible en régime laminaire.
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