Development of Thermal Contact Resistance Prediction Formula Considering Details of Heat Transport Phenomena in Solid-Solid Contact Surface

考虑固-固接触表面传热现象细节的热接触热阻预测公式的开发

基本信息

批准号：
22K03949
负责人：
畠山友行
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Toyama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03949/
关键词：
接触熱抵抗予測式固体間熱輸送

项目摘要

本研究は、電子機器の高精度な温度予測のボトルネックになっている接触熱抵抗の予測式の開発と、予測式の開発のために必要な固体間接触面における熱輸送現象を解明するものである。具体的には、固体間接触面の単純モデル化を行い、コンピュータシミュレーション (熱伝導解析)と熱回路網法を用いて、接触面の熱輸送現象の詳細を考察し、最終的に接触熱抵抗を算出するための式を提案することを目的とする。本年度は、予測式開発のために必要な接触熱抵抗の実測値の計測と、コンピュータシミュレーションを用いて固体間接触面の単純モデル化のための単位セルモデルの大きさ及び解析条件の決定方法の検討を行った。接触熱抵抗の計測においては、計測装置の不確かさの検討を十分に行い、接触熱抵抗を十分に計測できることを確認した上で、酸化しやすい純鉄と、酸化の影響を強く受けないと考えられるアルミニウムを対象に接触熱抵抗の計測を行った。その結果、本研究で採用している計測方法で接触熱抵抗が精度良く計測できること、酸化しやすい純鉄同士の接触面における接触熱抵抗においては、酸化被膜が接触熱抵抗の大きさに影響を与える可能性があることが明らかとなった。また、コンピュータシミュレーションを用いた単位セルモデルの検討においては、接触面における真実接触部の適切な要素分割の検討を行った上で、実際の接触面の模擬する単位セルモデルを作成するためには、接触面における接触率と接触圧力の関係を高精度に特定する必要があることが明らかとなるとともに、接触熱抵抗の予測式の開発には真実接触部における熱縮流が接触圧力によって変化する影響を考慮する必要があることが明らかとなった。

这项研究阐明了耐热性的固体互换表面中的热传输现象，这是电子设备的高精度温度预测的瓶颈和预测公式的发展。具体而言，使用计算机模拟（热传导分析）和热电路网络对实体互换表面进行了简单的建模，从而检查了接触表面的热传输现象的细节，最后是接触热阻力提出一个计算方程式。在这个财政年度，使用计算机模拟，测量预测公式开发所需的实际接触热耐热性以及单位电池模型的大小，用于对实体互换表面进行简单建模，这是分析条件的确定方法我们检查了。在接触热电阻的测量中，我们认为测量装置的不确定性得到了充分检查，请确认可以完全测量接触热电阻，并且易于氧化且氧化不会受到强烈影响测量铝的接触热电阻。结果，氧化物膜在接触表面中会影响接触热的接触热阻力的幅度，该耐热性可以通过本研究中使用的测量方法准确地测量，这是易于氧化的纯铁被发现有可能。此外，考虑到使用计算机模拟的单位电池模型，以在接触表面的真实触点部分上创建适当的元素，并创建一个模拟实际接触表面的单元单元模型。需要确定接触表面中的接触率和接触压力，并且由于真实接触部门的接触压力而导致的接触热阻力变化的预测公式变化。