Numerical modelisation of the Phase Change Materials

Traditional cooling systems lack the ability to ensure efficient thermal energy transfer. The evolution of these systems has made it possible to improve new devices. This research demonstrates the effect of phase change materials (PCMs) on optimal thermal management using a heat sink. This type of material has the ability to absorb the thermal energy dissipated by electronic components. The material used is n-Eicosane, chosen for its physical and chemical properties. The finite element method is used to model this phenomenon, and the simulation results are obtained using ANSYS software. This article presents the results of a comparison between a heat sink without phase change materials (PCMs) and a heat sink with PCMs, in order to quantify the effect of the presence of PCMs on the thermal management of electronic components. N-Eicosane, whose melting point is 36.5°C. These heat sinks generally require the use of techniques to improve heat transfer, due to the low thermal conductivity of phase change materials (PCMs). An Aluminum plate fin array is used in this study to increase heat transfer. Therefore, the material used in this simulation decreases the overheating effect of the heat sink (maximum temperature without PCM: 69 °C - maximum temperature with PCM: 61 °C).

Les systèmes de refroidissement traditionnels n’ont pas la capacité d’assurer un bon transfert d’énergie thermique. Grâce à l’évolution de ces systèmes, il est possible d’améliorer les nouveaux dispositifs. La présente recherche porte sur la démonstration de l’effet des matériaux à changement de phase (MCP) pour une gestion thermique optimale, en utilisant un dissipateur thermique. Ce type de matériaux ont la capacité d’absorber l’énergie thermique dissipée par les composants électroniques. Le matériau utilisé est le n-Eicosane, choisi pour ses propriétés physiques et chimiques. La méthode des éléments finis permet de modéliser ce phénomène, et les résultats de la simulation sont obtenus à l’aide du logiciel ANSYS. Cet article présente les résultats d’une comparaison entre un dissipateur thermique sans matériaux à changement de phase (MCP) et un dissipateur thermique avec MCP, afin de quantifier l’effet de la présence de MCP sur la gestion thermique des composants électroniques. Le N-Eicosane, dont la température de fusion est de 36,5 °C. Ces dissipateurs thermiques nécessitent généralement l’utilisation de techniques visant à améliorer le transfert thermique, en raison de la faible conductivité thermique des matériaux à changement de phase (MCP). Une matrice d’ailettes en plaques d’aluminium est utilisée dans la présente étude pour accroître le transfert thermique. Par conséquent, le matériau utilisé dans cette simulation diminue l’effet de surchauffe du dissipateur thermique (température maximal sans MCP : 69 °C - température maximal avec MCP : 61 °C).

Thermal energy storage Heatsink Phase change materials (PCM) Thermal management Melting point Heat Sinks finite element method (FEM) Enthalpy-porosity

Stockage d’énergie thermique Dissipateur thermique Matériaux à changement de phase (MCP) Gestion thermique Point de fusion Dissipateurs thermiques Méthode des éléments finis (MEF) Enthalpie-porosité