In the present study, we investigate the Heat Transfer Performance of a cross-cut heat sink in natural convection and how the cross-cut changes the flow field, which is strongly related to the heat transfer coefficient. The effects of fin height, base thickness differences, and cross-cut length on thermal performance are investigated. The tested heat sink system was constructed using a symmetric geometry to minimize the heat leakage from the base plate. The flow characteristics of the heat sink system are investigated by numerical simulation tools and validated experimentally. The thermal performance of the cross-cut heat sink is approximately 6% better than that of the plate fin heat sink when the cross-cut is located at the point where the difference between the heat sink base thicknesses occurs. The heat transfer coefficient is improved at the upper part of the heat sink because the thermal boundary layer restarts at the cross-cut region and grows slowly. It is concluded that the cross-cut improves the thermal performance of the heat sink in natural convection when the base thickness difference exists.
본 연구에서는 자연대류 조건에서 크로스컷 히트싱크의 열전달 성능과 그에 영향을 미치는 유동장이 크로스컷을 적용하였을 때 어떻게 변화하는지를 살펴보았다. 휜의 높이와 단차, 크로스컷의 길이가 열성능에 어떤 영향을 미치는 지를 조사하였다. 실험에 사용된 히트싱크 시스템은 히트싱크 바닥면으로의 열손실을 최소화하기 위하여 대칭구조로 제작되었다. 수치해석 프로그램을 사용하여 히트싱크 시스템에서의 유동 특성을 분석하였으며 이를 실험을 통해 검증하였다. 크로스컷을 평판-휜 히트싱크의 단차가 존재하는 영역에 적용하였을 때 약 6%의 열성능 향상을 기대할 수 있다. 이는 열경계층이 크로스컷 상단에서 재형성되며 천천히 성장하기 때문에 상단부 히트싱크 전반에 걸쳐 열전달계수의 향상이 있기 때문이다. 결론적으로, 단차가 존재하는 경우 자연대류에서 크로스컷이 히트싱크의 열성능을 향상시킬 수 있다.
