20.500.12556/RUL-185766 Razvoj topološko in parametrsko optimiziranih hladilnih struktur za elektronske komponente Development of topologically and parametrically optimized cooling structures for electronic components Naraščajoče toplotne obremenitve elektronskih komponent zahtevajo razvoj naprednih hladilnih teles, ki presegajo zmogljivosti konvencionalnih geometrijskih oblik. Namen magistrskega dela je razvoj in numerična verifikacija hladilnih struktur, zasnovanih s pomočjo topološke in parametrične optimizacije, ki bi ob zmanjšani masi zagotavljale čim večjo toplotno učinkovitost. Proces načrtovanja temelji na uporabi programskih orodij Ansys in nTop, s katerimi so bile generirane kompleksne geometrije, vključno s periodičnimi strukturami tipa Diamond, Schwarz in Giroid. Metodologija vključuje stacionarne toplotne analize, kjer so bili numerični rezultati primerjani s standardnimi hladilnimi rešitvami in eksperimentalnimi meritvami na 3D tiskanem prototipu. Ključne ugotovitve kažejo, da optimizirane strukture omogočajo boljšo razporeditev materiala glede na vir toplotnega toka, vendar je njihova končna učinkovitost močno odvisna od razmerja med konvektivno površino in oviranjem naravnega vzgona. Kratka karakteristična dolžina vpliva na Rayleighovo število, ki se skalira s tretjo potenco karakteristične dolžine. Pri kratki karakteristični dolžini je Rayleighovo število zelo majhno, kar pomeni laminaren, počasen tok, posledično nizko Nusseltovo število in nizek koeficient naravne konvekcije. Rezultati potrjujejo, da integracija naprednih algoritmov in aditivnih tehnologij omogoča izdelavo nove generacije lahkih in visoko učinkovitih hladilnih sistemov za zahtevne industrijske aplikacije z visokim učinkom in učinkovitostjo nad 95% pri večjem dovedenem toplotnem toku. Increasing thermal loads in electronic components demands the development of advanced heat sinks that outperform conventional geometries. The thesis focuses on the development and numerical verification of cooling structures designed through topology and parametric optimization, aimed at achieving maximum thermal efficiency while reducing overall mass. Using Ansys and nTop, complex geometries were generated, including Diamond, Schwarz, and Gyroid periodic structures. The methodology involves steady-state thermal analysis, comparing numerical results with standard solutions and experimental measurements of a 3D-printed prototype. Findings reveal that optimized structures improve material distribution relative to the heat source, though efficiency remains highly dependent on the ratio between convective surface area and flow resistance. The characteristic length significantly affects the Rayleigh number, which scales with the cube of charecteristic length. At short characteristic lengths, the Rayleigh number is very low, resulting in a laminar, slow flow, and consequently a low Nusselt number and a low natural convection coefficient. The results confirm that the integration of advanced algorithms and additive manufacturing technologies enables the production of a new generation of lightweight and highly efficient cooling systems for industrial applications, with high performance and efficiency exceeding 95% at higher heat input levels. topološka optimizacija parametrično modeliranje aditivne tehnologije numerična verifikacija razširjene površine prenos toplote topology optimization parametric modeling additive manufacturing numerical verification cooling structures heat transfer true false false [J. Leben] Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2026-08-20 08:31:10 2026-08-20 08:31:19 2026-08-21 04:30:16 0000-00-00 00:00:00 2026 0 Ljubljana 0 XX, 84 str. 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 536.2:621.38:004.925.84(043.2) 287995 288344067 48578.pdf 48578.pdf 1 F92E2E4D405BA30F02725787244550BC 1100336bdbe8a91fa869a06b7385306d9db68347723b44974fb4c62df637477b 5d9f6c7f-9c60-11f1-9b0d-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=244685 Fakulteta za strojništvo 0 0 0