Thermal optimization of horizontally oriented, radial plate-fin heat sinks in natural convection is presented. Thermal resistance was selected as the objective function for the optimization under given design conditions: fixed values of fin height, base diameter, and base-to-ambient temperature difference. To achieve this thermal optimization, a new correlation of convective heat transfer coefficient has been developed using the asymptotic method. The correlation was validated using numerical and experimental results. With this new correlation, three parameters for fin geometries, i.e. fin thickness, fin length, and fin number, have been optimized under several design conditions. By using the results of the optimization, how the optimum fin geometries vary with fin height and base diameter is presented.
자연대류 조건에서 수평 방향으로 위치한 방사형 플레이트 휜 히트싱크의 열성능 최적화를 수행하였다. 히트싱크의 설계 조건으로서 휜 높이, 베이스 지름, 베이스와 외기 사이의 온도 차이가 특정 값으로 주어진 상황에서 최적화를 수행하였고, 그 목적 함수로서 열저항을 선정하였다. 최적화를 수행하기 위해 점근법을 이용해 대류 열전달 계수를 예측하는 새로운 상관식을 제안하였으며, 수치해석 및 실험 결과를 이용하여 이를 검증하였다. 상관식을 이용해 여러 가지 설계 조건에서 휜 배치구조에 대한 세 가지 변수인 휜 두께, 휜 길이, 휜 개수를 최적화하였고, 최적화 결과를 바탕으로 최적 휜 배치구조가 휜 높이와 베이스 지름에 따라 어떻게 변하는지 파악하였다.
