[WC] ProCAST simulatie van een waterblok

[JumpStart]

Op donderdag 23 mei 2002 16:40 schreef DaBit het volgende:

[..]

Een warmteontwikkeling van zo'n 850W (94W = 0.5 graad, 940W is 5 graden)? Lijkt me sterk, maar het zou kunnen...

Het vloeistofpad is 3x16, 3x15, 3x14 of 4x13 mm breed. Daar komt dus een 'kolom' van 1 meter/seconde aan vloeistof indenderen, dat zich splitst en rondraast. Ik weet niet, het ZOU kunnen...

[JumpStart]

Goed, dit is 'em dus nog steeds:



Omdat ik dus WSHEAR 'verdenk' staat het nu uit. Dat zal de simulatie er niet makkelijker op maken, en waarschijnlijk meer rekentijd vergen.

Daarnaast heb ik de moeite genomen om eens het Reynoldsgetal uit te rekenen voor het geval.

Het Reynoldsgetal, in dit geval voor ronde buis, bereken je door 4 x dichtheid x debiet te delen door diameter x pi x viscositeit. Als het Reynoldsgetal onder de 2100 blijft, dan is er sprake van laminaire stroming. Daarboven is het turbulent... Nou, ik kwam op iets meer dan 23.000 ! Dus, ook turbulentieberekening, sub-mesh dan, is aangezet.

T initieel voor koper is nu, net als het water gezet op 22°C.

Binnenkort start ik een simulatie van een leeg koelblok , een beetje a la die nieuwe swifttechs.

[KifArU]

Op donderdag 23 mei 2002 17:24 schreef JumpStart het volgende:
Binnenkort start ik een simulatie van een leeg koelblok , een beetje a la die nieuwe swifttechs.

Is het een idee om dan een heel klein blokje te laten doorrekenen? Bijv. 20x20x40 mm, met een kanaal van 12x12 oid.
Zo'n klein blokje zou volgens mij relatief snel te berekenen zijn. Op die manier zou je al snel iets kunnen zeggen over de verplaatsing van warmte door het blok en en overdracht aan het water. Dan is opnieuw beginnen met wat andere randvoorwaarden ook niet zo'n probleem.
Op dit moment kost iedere aanpassing van een randvoorwaarde meteen dagen rekentijd voordat er iets zinnigs te zeggen is over de resultaten.

[JumpStart]

Op donderdag 23 mei 2002 17:24 schreef JumpStart het volgende:
Goed, dit is 'em dus nog steeds:

[afbeelding]

Omdat ik dus WSHEAR 'verdenk' staat het nu uit. Dat zal de simulatie er niet makkelijker op maken, en waarschijnlijk meer rekentijd vergen.

[..]

Dus, ook turbulentieberekening, sub-mesh dan, is aangezet.

Hmmm, en of dat uitmaakt!

NUMBER OF STEPS = 263
SIMULATED TIME = 8.211768 SECONDS
TIME STEP = 0.033652 SECONDS
PERCENT FILLED = 100.000000 %
SOLID FRACTION = 0.000000 %
CYCLE 1 is 0.000000 % COMPLETE
CPU TIME = 67337.773438 SECONDS
SYSTEM TIME = 22.590000 SECONDS
WALL CLOCK TIME = 68071 SECONDS

Het 'lege' blok, links met 24 dabits: 5x5 met de middelste weggehaald, 5 mm rond, 10 mm uit elkaar, 10 mm hoog. Bodem is 4 mm dik, de instroombuis loopt tot 2 mm boven de bodem.



Zonder dabits:

Bloktemperatuur na 6,09 seconden, 200 stappen:



Watertemperatuur na 6,09 seconden:

( Merk op dat de schaal hier slechts 0.3°C bedraagt, van 22,0 naar 22,3 °C! )



Snelheden en heatflux worden iedere 500ste stap opgeslagen, dus daar moeten we nog even op wachten. Temperatuur wordt iedere 100 stappen opgeslagen.

[bredend]

spannend....

[Verwijderd]

http://www.procooling.com/reviews/html/waterblock_roundup_part1-page4.shtml

Dat is een zeer uitgebreide test van verschillende waterblokken, interessant icm. deze simulatie.

Uit de test blijkt dus dat de flowrate weinig uitmaakt. Bij meeste blokken is er maar een paar graden celcius verschil als je de flowrate van 150+ naar minder dan 40GPH verlaagt.

[JumpStart]

Op zaterdag 25 mei 2002 18:28 schreef Z161 het volgende:
http://www.procooling.com/reviews/html/waterblock_roundup_part1-page4.shtml

Dat is een zeer uitgebreide test van verschillende waterblokken, interessant icm. deze simulatie.

Uit de test blijkt dus dat de flowrate weinig uitmaakt. Bij meeste blokken is er maar een paar graden celcius verschil als je de flowrate van 150+ naar minder dan 40GPH verlaagt.

Link naar die review op ProCooling.com was al op de eerste pagina van dit draadje voorbij gekomen: http://gathering.tweakers.net/forum/list_message/13318260#13318260

Maar toch bedankt

[Verwijderd]

Mooie plaatjes!

Ben je toch op mijn 'standaard' waterblokje uitgekomen!

Wat nu als je die inlaatbuis schuin afsnijdt -met de lange kant naar de uitlaatbuis?

code:

|in|     |  | 
\  |    out
 \ |         
  \|

Dan wordt de flow meer naar de 'dode hoek' geleidt -denk ik.


***************
Blijft de vraag:
Hoe bepaal je nu het RENDEMENT van een blokje?
Welke interne opbouw is het meest effectief?

[JumpStart]

Op zaterdag 25 mei 2002 21:02 schreef augustus het volgende:
Mooie plaatjes!

Ben je toch op mijn 'standaard' waterblokje uitgekomen!

Wat nu als je die inlaatbuis schuin afsnijdt -met de lange kant naar de uitlaatbuis?

[..]

Dan wordt de flow meer naar de 'dode hoek' geleidt -denk ik.


***************
Blijft de vraag:
Hoe bepaal je nu het RENDEMENT van een blokje?
Welke interne opbouw is het meest effectief?

Hee, sorry hoor, maar dat is niet 'jou' standaard waterblokje hoor, dit ontwerp is zo voorspelbaar/gangbaar als maar mogelijk is

Het doorlopen van de inlet tot op 2 mm boven de bodem is bewust gedaan: 8 mm diameter = 50,2 mm² ( pi * (4 mm)² ), en dat is ook de doorsnede van de denkbeeldige cylinder ( (2 * pi * 4 mm) * 2 mm ) is ook 50,2 mm².

Het koude water wordt direct boven de core ingebracht. Als je de inlet schuin maakt, dan loopt plaatselijk de vloeistofsnelheid terug, èn is het water boven de core niet meer zo koud als mogelijk.

Over rendement: Alle blokken krijgen evenveel warmte te verwerken. Een slecht blok zal, om die hoeveelheid warmte af te moeten voeren een hogere Delta T hebben, een hoger temperatuursverschil dus. Een beter waterblok zal, voor dezelfde hoeveelheid warmte, een minder groot temperatuursverschil nodig hebben.

[JumpStart]

En weer eentje:

Stap 400, 12,82 sec, koelblok, temp. schaal: 22,00 - 52,95 °C



Ditto, water, temp. schaal 22,00 - 22,60 °C.

[KifArU]

Op donderdag 23 mei 2002 17:24 schreef JumpStart het volgende:

Daarnaast heb ik de moeite genomen om eens het Reynoldsgetal uit te rekenen voor het geval.

Het Reynoldsgetal, in dit geval voor ronde buis, bereken je door 4 x dichtheid x debiet te delen door diameter x pi x viscositeit. Als het Reynoldsgetal onder de 2100 blijft, dan is er sprake van laminaire stroming. Daarboven is het turbulent... Nou, ik kwam op iets meer dan 23.000 ! Dus, ook turbulentieberekening, sub-mesh dan, is aangezet.

Dit leek mij een wat erg hoog Reynoldsgetal, dus heb ik ook de berekening er maar eens op losgelaten.
Weliswaar een andere formule dan jij hebt gebruikt.
Mijn boek (toegepaste vloeistofmechanica van Nortier en De Koning) geeft voor een Reynoldsgetal beneden de 400 laminair en boven de 800 een turbulente stroming.
Daarom twijfelde ik aan de 23.000, die jij hebt gekregen.

In de berekening ben ik uitgegaan van een debiet van 180 l/uur (50 ml/sec) effectief en de bijbehorende stroomsnelheden worden automatisch goed ingevuld. (hoger als de doorsnede kleiner wordt.)

Voor ronde leidingen kreeg ik de volgende uitkomsten:
12mm-1326,
10mm-1592,
8mm-1989,
6mm-2635.

Allemaal dus turbulent, maar niet zo heel overdreven.
Omdat ik de formule toen in excel had staan, heb ik ook wat andere doorsneden van het kanaal berekend. Allemaal rechthoekig. Volgens een van je laatste posts, had je deze afmetingen gebruikt:
16x3-1316,
15x3-1389,
14x3-1471,
13x3-1563.
Nog steeds allemaal turbulente stromingen. Pas bij debieten onder de 100 l/uur effectief EN kanalen van 10x10mm of groter kwam ik aan getallen onder de 800, maar nooit onder de 600. Dus laminaire stroming hoeven we niet vanuit te gaan bij waterblokken.

Wat wel opviel: De stroomsnelheid loopt al op naar 1,3 m/s bij 13x3 mm. Dit wordt al behoorlijk hoog en dat is natuurlijk gewenst in een waterblok.

[JumpStart]

Op zondag 26 mei 2002 01:57 schreef KifArU het volgende:

[..]

Dit leek mij een wat erg hoog Reynoldsgetal, dus heb ik ook de berekening er maar eens op losgelaten. Weliswaar een andere formule dan jij hebt gebruikt. Mijn boek (toegepaste vloeistofmechanica van Nortier en De Koning) geeft voor een Reynoldsgetal beneden de 400 laminair en boven de 800 een turbulente stroming. Daarom twijfelde ik aan de 23.000, die jij hebt gekregen. In de berekening ben ik uitgegaan van een debiet van 180 l/uur (50 ml/sec) effectief en de bijbehorende stroomsnelheden worden automatisch goed ingevuld. (hoger als de doorsnede kleiner wordt.)
Voor ronde leidingen kreeg ik de volgende uitkomsten: 12mm-1326, 10mm-1592, 8mm-1989, 6mm-2635.
Allemaal dus turbulent, maar niet zo heel overdreven.

[..]

Wat wel opviel: De stroomsnelheid loopt al op naar 1,3 m/s bij 13x3 mm. Dit wordt al behoorlijk hoog en dat is natuurlijk gewenst in een waterblok.

Hmm, reken'fuot'jes maak ik wel meer/vaker.

Nu ook, zo blijkt. Maar ik ben het eens gaan na-rekenen, en de stroming is hoe dan ook turbulent, en flink ook. De formule komt uit 'Transport Phenomena in Materials Processing' van Poirier & Geiger, en die stellen dat voor Re < 2100 dat de stroming laminair is.

Re wordt daarin vanuit de oorspronkelijke algemene vorm omgeschreven naar ronde buis:

Re = ( D rho Q ) / ( ( pi D²/4) eta ) = ( 4 rho Q ) / ( pi D eta )

rho Q = mass flow rate = dichtheid x debiet = 0,05 kg/sec
D = 0,008 m
eta = viscositeit (bij 290 K) = 1,080 x 10^-3 N s m^-2

Re = ( 4 x 0,05 ) / ( 3,14enz. x 0,008 x 1,080E-3 ) = 7368

Wat betreft de stroomsnelheid die je voor de buitenste ring op 1,3 m/s berekent:

De kamer in het centrum meet 12 mm diameter bij 12 hoog.
De eerste ring is 13x4 mm.
De tweede ring is 14x3 mm.
De derde ring is 15x3 mm.
De buitenste ring is 16x3 mm.

Omdat de stroom iedere keer samenkomt en splitst, komt er dus geen 50,2 maar 25,1 ml/sec door de ringen heen. Dan kom je op een gemiddelde snelheid van 0,6 m/s in de 14x3 mm ring. Met de juiste randvoorwaarden ( in contact met de wand geldt V = 0 ) kom je op een snelheidsprofiel dat natuurlijk er nog wat anders uitziet.

Heatflux op stap 500, 16,18 seconde. Tmax = 54,78° C.



Temperatuur water en stromingsvectors, ook op op stap 500, 16,18 seconde. Temperatuursverdeling loopt van 22,00 tot 22,60° C.

[Verwijderd]

Ik ben toch wel benieuwd naar de invloed van reliëf op de bodem.
Want koelen -direkt op een vlakke koperplaat- lijkt mij minder efficiënt.

Wat nou als er in de koperen bodemplaat concentrische cirkels gedreven zijn van zeg 0.5mm diep?
Of van 1mm.
Of gecombineerd met één dabit precies onder de inlaat?

Of een blokje met die dabits uit het andere ontwerp (links)?


**************************

Ik krijg i.i.g. het idee dat de zijwanden en deksel van een blokje niet echt van belang zijn.
De waterblokjes van plastic -met een koperen bodemplaat- moeten het dus ook goed doen.
En die zijn lichter, en simpel te bouwen -dus goedkoper.

Ik dacht eerder al aan een blokje zoals die met de dabits, maar dan met een hardplastic (=abs) kap.

[Verwijderd]

Ehm, gaaf onderwerp, op mijn studie gebruiken ze voor het "simuleren" van spanningen in het ontwerp het volgende programma:

CosmosM V2.6, het mooie van dit progje is dat je 2d/3d tekeningen kan importeren waarna je een inklemming bedenkt en de druk van bv het water opgeeft...
Intresse? mail voor info over prog..

[JumpStart]

Op zondag 26 mei 2002 14:41 schreef augustus het volgende:
Ik ben toch wel benieuwd naar de invloed van reliëf op de bodem.
Want koelen -direkt op een vlakke koperplaat- lijkt mij minder efficiënt.

Wat nou als er in de koperen bodemplaat concentrische cirkels gedreven zijn van zeg 0.5mm diep?
Of van 1mm.
Of gecombineerd met één dabit precies onder de inlaat?

Of een blokje met die dabits uit het andere ontwerp (links)?
[afbeelding]

Het model mèt dabits (en verder dus alles hetzelfde als het lege blok) heb ik al voorbereid. Binnenkort, als ik een van de 2 lopende simulaties stop, dan is die aan de beurt.

Ik denk overigens dat concentrische cirkels van 0,5 of 1 mm diep weinig effect hebben. Het zal nauwelijks oppervlak vergroten, en het zal ook weinig doen aan betere verspreiding binnen het blok. Zal het iets uitmaken ? Dat wel, maar niet veel. Ik ben het meest geinteresseerd in warmteverspreiding binnen het blok, zowel in het koper als in het water. De absolute prestaties boeien me niet zo, dus 'tweaking' door ribbels/ringen en dergelijke laat ik achterwege. ( Daar komt nog bij dat details van 0,5 mm ook, plaatslijk, om elementen van 0,5 mm groot vragen, en dan gaat de totale mesh-count nog meer omhoog, iets wat ik liever probeer te vermijden. )

Op zondag 26 mei 2002 14:49 schreef Deimus het volgende:
Ehm, gaaf onderwerp, op mijn studie gebruiken ze voor het "simuleren" van spanningen in het ontwerp het volgende programma:

CosmosM V2.6, het mooie van dit progje is dat je 2d/3d tekeningen kan importeren waarna je een inklemming bedenkt en de druk van bv het water opgeeft...
Intresse? mail voor info over prog..

**************************

Ik krijg i.i.g. het idee dat de zijwanden en deksel van een blokje niet echt van belang zijn.
De waterblokjes van plastic -met een koperen bodemplaat- moeten het dus ook goed doen.
En die zijn lichter, en simpel te bouwen -dus goedkoper.

Ik dacht eerder al aan een blokje zoals die met de dabits, maar dan met een hardplastic (=abs) kap.

Daarvoor heb ik DEFORM 3D . Maar spanningen zijn in dit geval niet interessant, want veel of weinig spanning binnen het blok heeft geen invloed op de koeling.

De reden dat ik me niet ingelaten heb met ABS/Lexan/Plexi bovenkanten is er een van eenvoud: Nu maak ik gewoon alles-in-een een hol blok, met core gewoon er aan vast (protrusion van het bodemoppervlak). Even 2 extra vlakken aangeven bij in- en uitlaat, en ProCAST 'ziet' meteen 2 volumes: object 1, het koper, en object 2, de holte.

Als ik los met een plastic deksel aan de gang ga, dan moet ik meerdere objecten maken/invoeren en dan moet ik gegevens hebben voor het plastic (warmtecapaciteit en warmtegeleiding) en ook nog gegevens voor de water-plastic interface coëfficient, en de koper-plastic interface coëfficient. Als ik dan ook nog de afdicht-ring zou meenemen, dan moet ik ook nog water-rubber, koper-rubber en plastic-rubber interfaces aangeven en er de waardes voor weten.

Simuleren is voor een groot deel de kunst van het weglaten. Zoals ik al eerder zei, ik hoef niet de absolute super-realistische prestatie te weten van een blok. Daarom hoef ik me in dit geval ook niet te houden aan fabricageregels enz. enz. Benaderen is goed genoeg om inzicht te verkrijgen in warmteverdeling en vloeistoftemperatuur van een koelblok.

[Verwijderd]

Wegens gebrek aan tijd om de bpoel eens grondig te analyseren zeg ik nu maar:

geil, verdomde geil

[JumpStart]

Goed, dat het lege blokje zich makkelijker laat doorrekenen, dat blijkt wel:

NUMBER OF STEPS = 501
SIMULATED TIME = 1.654104 SECONDS
TIME STEP = 0.003340 SECONDS
PERCENT FILLED = 100.000000 %
SOLID FRACTION = 0.000000 %
CYCLE 1 is 0.000000 % COMPLETE
CPU TIME = 168596.984375 SECONDS
SYSTEM TIME = 57.049999 SECONDS
WALL CLOCK TIME = 170226 SECONDS

Dus, deze plaatjes zijn van het quasi spiraalblok zijn na 500 rekenstappen en 1,65 seconden. (In plaats van 16,2 seconden in 500 stappen.)

Heatflux:



Watertemperatuur en snelheidsvectors:
Temperatuursverdeling 22,00 - 22,15° C

[Verwijderd]

hmm je ziet toch dat het water langs de zijkanten enorme snelheid maakt, maar naar de binnenkanten van de sleuven slomer gaat kan je dit verranderen?

btw, check: [topic=506399/1/25]

[Verwijderd]

Op zondag 26 mei 2002 19:57 schreef MasterOverdrive het volgende:

[...]

btw, check: [topic=506399/1/25]

Kan je dit blok niet testen. Heb je er gelijk real world performance bij. Het presteerd ook vrij aardig en het ontwerp ziet er goed uit.

[JumpStart]

Op zondag 26 mei 2002 20:47 schreef Pwo-staal het volgende:

[..]

Kan je dit blok niet testen. Heb je er gelijk real world performance bij. Het presteerd ook vrij aardig en het ontwerp ziet er goed uit.

[afbeelding]

Erhhmmm, 'what's the use?'

Dit projectje was om een beetje inzicht te krijgen in warmteverdeling en -geleiding in een blok. Niet om te kijken of ProCAST wel overeen komt met de werkelijkheid, dat geloof ik wel. Aangezien er al blokken gemaakt zijn zal snel genoeg blijken of het goed presteert.

Op zondag 26 mei 2002 19:57 schreef MasterOverdrive het volgende:
hmm je ziet toch dat het water langs de zijkanten enorme snelheid maakt, maar naar de binnenkanten van de sleuven slomer gaat kan je dit verranderen?

btw, check: [topic=506399/1/25]

Erhh, dan moet je toch eens beter kijken. Langs de wanden is de snelheid juist lager dan middenin de stroom. Verwar temperatuur niet met snelheid, en besef ook even dat die vectoren alleen snelheid aangeven in het vlak, niet in andere richtingen.

[JumpStart]

_{Hoeii, ik blijf dit topic maar omhoog kicken, hopelijk vind DaBit dat niet erg}

Stap 1300, gesimuleerde tijd: 41,10 seconden (!!)

Kopertemperaturen, range 22,00 - 63,27 °C



Watertemperaturen, range 22,00 - 22,75 °C



De simulatie loopt al 325664 seconden, oftewel: al bijna 4 dagen. (90 uur en 28 minuten.)

[_Evert_]

Op dinsdag 28 mei 2002 15:06 schreef JumpStart het volgende:
_{Hoeii, ik blijf dit topic maar omhoog kicken, hopelijk vind DaBit dat niet erg}

Stap 1300, gesimuleerde tijd: 41,10 seconden (!!)

Kopertemperaturen, range 22,00 - 63,27 °C

Zal hij vast niet erg vinden.

Maaruh, na 41 sec zal het zaakje toch wel redelijk gestabiliseerd zijn, denk ik!?
Nu zie ik wel een temperatuursverschil in de bodem van het blok van bijna 20 graden (tussen core en zijkant). Is dit volgens verwachting? Want het lijkt me nogal veel. En die core temp van 63 graden lijkt me ook een beetje aan de hoge kant. Praktijkervaring zegt toch dat dit echt niet zo warm wordt, zo's 40-50 graden hooguit.
Zie ik weer iets over het hoofd?

[JumpStart]

Op dinsdag 28 mei 2002 15:18 schreef _Evert_ het volgende:

[..]

Zal hij vast niet erg vinden.

Maaruh, na 41 sec zal het zaakje toch wel redelijk gestabiliseerd zijn, denk ik!?
Nu zie ik wel een temperatuursverschil in de bodem van het blok van bijna 20 graden (tussen core en zijkant). Is dit volgens verwachting? Want het lijkt me nogal veel. En die core temp van 63 graden lijkt me ook een beetje aan de hoge kant. Praktijkervaring zegt toch dat dit echt niet zo warm wordt, zo's 40-50 graden hooguit.
Zie ik weer iets over het hoofd?

Ja

Beginnen bij het begin: watertemperatuur van het uitstromende water moet natuurlijk zoveel warmer zijn als de hoeveelheid warmte die erin gepompt wordt.

94 watt = 94 joule/sec naar 50 ml/sec = 94 joule naar 50 ml water.
4180 joule per kilo (of liter, maakt niet uit) water = 1 graad verschil.

Dus om 50 ml 1 graad op te warmen heb je 210 joule nodig. Uitkomst voor 94 watt in 50 ml: 0,44 graden warmer. Plus of min een beetje, hou het op een halve graad. Dat zie je in het laatste plaatje wel ongeveer. Verkijk je er niet op, dat de uitstroomsnelheid in het midden hoog is, en aan de wanden nul, dus dat de temperatuur aan de wanden hoger is zegt niet veel over de gemiddelde temperatuur van wat eruit stroomt.

Voor wat betreft de core temperatuur: 94 watt is niet weinig! Om te beginnen zit een normale CPU lager, tot max. 70 watt ongeveer, en bovendien raakt een CPU ook nog warmte kwijt aan de rest van z'n omgeving: direct aan lucht, naar de packaging, naar de pinnetjes, de socket in, enz. enz. In de simulatie komt die 94 watt volledig in het koelblok, dus het is meer dan 'normaal', vandaar de hogere temperaturen.

[JumpStart]

_{Hoeii, en nog eentje}

Stap 1700, gesimuleerde tijd: 56,57 seconden.

Kopertemperaturen, range 22,00 - 65,15 °C



Watertemperaturen, range 22,00 - 23,50 °C (Is dus weer veranderd ten opzichte van de voorgaande plaatjes.)



De simulatie zit nu op 1758 stappen, 58,52 seconden, berekend in 441907 seconden totaal. Als stap 2000 is opgeslagen, dan krijgt deze simulatie een kill -9 te verwerken, dan geloof ik het verder wel. Daarna de uitvoering met 24 dabits.

De stijging in watertemperatuur zit nog steeds op ongeveer 0,5 graden. Dat is voor mij goed genoeg binnen de marge, want eigenlijk zou het 0,44 moeten zijn.

[Epsilon]

Het ziet er heel interessant uit die warmteverdeling.

Zou je echter dat laatste blok zonder dabits dus, met een peltier kunnen testen (ik bedoel dus een warmtebron va 350watt op een vlak van 40x40mm). Ik heb het idee dat het dan beter is om de inlet niet zo ver naar beneden te doen, maar iets omhoog (in verband met de werveling, en de temperatuur aan de rand van het waterblok, die nu vrij hoog is).

Ik denk dat bij een koeling direct op de proc, die dabits weinig uitmaken. Met een peltier wel denk ik, omdat er dan meer werveling op treed binnen in het blok (watertemp is gelijkmatiger verdeeld).

Correct me if i'm wrong , wil ook wat leren van de project

[Tubby]

Op donderdag 30 mei 2002 11:49 schreef epsilon het volgende:
Het ziet er heel interessant uit die warmteverdeling.

Zou je echter dat laatste blok zonder dabits dus, met een peltier kunnen testen (ik bedoel dus een warmtebron va 350watt op een vlak van 40x40mm). Ik heb het idee dat het dan beter is om de inlet niet zo ver naar beneden te doen, maar iets omhoog (in verband met de werveling, en de temperatuur aan de rand van het waterblok, die nu vrij hoog is).

Ik denk dat bij een koeling direct op de proc, die dabits weinig uitmaken. Met een peltier wel denk ik, omdat er dan meer werveling op treed binnen in het blok (watertemp is gelijkmatiger verdeeld).

Correct me if i'm wrong , wil ook wat leren van de project

Ik wil eerst ff melden dat dit topic errug informatief is.

Het bovenstaande is erg interessant om te testen maar ook de dikte van de bodem is interesant. Of het bijvoorbeeld interessant is om een dikkere bodem (of coldplate) te nemen.

Hiervoor hoef je geen ingewikkeld model te maken. Gewoon een vlak van 2mm tot 8mm, en dezelfde heatsource als je nu gebruikt. Water is niet van belang.

[JumpStart]

Op donderdag 30 mei 2002 11:49 schreef epsilon het volgende:
Het ziet er heel interessant uit die warmteverdeling.

Zou je echter dat laatste blok zonder dabits dus, met een peltier kunnen testen (ik bedoel dus een warmtebron va 350watt op een vlak van 40x40mm). Ik heb het idee dat het dan beter is om de inlet niet zo ver naar beneden te doen, maar iets omhoog (in verband met de werveling, en de temperatuur aan de rand van het waterblok, die nu vrij hoog is).

Het idee was het water zo koud mogelijk direct boven de core af te leveren. 2 mm boven de bodem geeft dan net zoveel stromingsdoorsnede als 8 mm diameter, de instroombuis zelf. Als je die hoogte naar 4 mm brengt, dan loop je ook nog het risico dat er minder stroming binnen het blok optreedt en aan de buitenkant minder water ververst wordt. Dat zou de koeling niet ten goede komen.

Ik denk dat bij een koeling direct op de proc, die dabits weinig uitmaken. Met een peltier wel denk ik, omdat er dan meer werveling op treed binnen in het blok (watertemp is gelijkmatiger verdeeld).

Correct me if i'm wrong , wil ook wat leren van de project

Met de dabits erbij --> meer oppervlak om warmte over te dragen aan het water = beter. Dit is een beetje kort-door-de-bocht, maar daar komt het wel op neer. De warmtegeleiding van het koper is dusdanig goed dat het niet veel uitmaakt of de warmte zeer plaatselijk geintroduceert wordt of niet, omdat het toch wel heel snel verspreid wordt naar een groter oppervlak.

Het bewuste 'lege' blok is nu op stap 1955, gesimuleerde tijd is 65 seconden, en zoals ik al zei, na stap 2000 (dan worden heatflux en vloeistofvectors weer opgeslagen) krijgt 'ie een kill -9 en dan mag 'ie met pensioen, met dank voor bewezen diensten. Daarna is de versie met dabits aan de beurt.

Ondertussen loopt de aangepaste spiraalversie, met variatie in bodemdikte, vrolijk verder. De berekening daarvan gaat ongeveer een factor 10 trager, dus die gaat niet de minuut halen denk ik. (1460 stappen, 4,85 sec, 490.610 seconden rekenen.)

[JumpStart]

'kee, laatste plaatje(s) van het lege blok:

Stap 2000, gesimuleerde tijd: 66,66617 seconden (puur toeval) Temp. range 22,00 - 23,50 °C. Vloeistoftemperaturen en vectoren:



Meerdere plaatjes volgen wellicht nog. De volgende rekentaak is al bezig...

Tempraturen blok, buitenkant, range 22,00 - 66,04 °C

[Epsilon]

Op donderdag 30 mei 2002 16:06 schreef JumpStart het volgende:

kijk, kan je toch weer zien dat de zijkanten van het blok erg warm worden....

je kan nu mooi zien bij het plaatje erboven dat de warmte zich goed verspreid.

[JumpStart]

Op donderdag 30 mei 2002 19:03 schreef epsilon het volgende:

[..]

kijk, kan je toch weer zien dat de zijkanten van het blok erg warm worden....

[..]

Ondertussen ben ik nog wat dieper gaan graven in het binnenwerk van ProCAST, en ik weet nu dat er nog een reden is dat er hoge temperaturen uit komen rollen.

- Reden 1 = het feit dat hier alle watt'jes de heatsink ingaan, terwijl er normaalgesproken een deel van de hitte ontsnapt via de packaging en de socket. Dus nu zal je hogere temperaturen vinden dan een OC'de CPU die ook 94 watt levert omdat in 'real life' niet alles van die 94 watt naar in koelblok gaat.

- Reden 2 is het feit dat ProCAST op iedere node, dus ieder hoekpunt van die polygoontjes die je ziet, grootheden toekent. En daarbij wordt het nodige geinterpoleerd. Als ik dus aan het 12x8 mm core oppervlak nog een rand heb zitten van 12+8+12+8 lang, en 1 mm hoog, dan is er dus nog 40 mm² extra aan oppervlak waar dus ook nog deels die heatflux aan toegewezen wordt. Geen idee hoeveel precies, maar het zal wel ongeveer 20 watt extra zijn!
_{Snap je dit laatste niet ? Geen ramp}

[Thyzz]

In princiepe maakt dat toch niet zo veel uit!? Als je de volgende core maar dezelfde waarde mee geeft. Dan kan je toch het verschil in de twee blokken wel zien, alleen dan bij hogere temperaturen.

[JumpStart]

Eerder gezeur in dit draadje ging over dat er overal minimaal 2 maar liefst 3 elementen moeten zitten ?

Dit is wat er mis gaat als er toch stiekem in sommige stukken het vloeistofpad slechts 2 elementen dik is:



Stap 1500, de 'slice' is op ongeveer 7 mm hoogte, tijd 4,99 seconde. De rood omcirkelde gedeeltes geven de plekken aan waar er plaatselijk maar 2 elementen zitten. Die belemmeren duidelijk de doorstroming.

[Verwijderd]

Er zit een grote fout in dat blok. Naja fout. Ontwerp fout, wat er dus aan verbeterd kan woorden. Dit is geen flame, maar een zeer serieuse poging tot onderbouwende kritiek.

Kijk eens naar de plek waar het water een scherpe bocht moet maken. dan zie je alle vectoren/pijltjes samengedrukt woorden ipv dat het rustig z'n gangetje kan gaan. Dat "de hoek omgaan" kost vrij veel energie, ga zelf maar eens de boch om of recht uit. rechtuit gaat met veel minder krachten gepaard. (simpel gezegd)

Een blok als deze heeft welliswaar een zeer degenlijk contact oppervlak met het water, maar de stroomsnelheid wordt zwaar tegengewerkt, het is bijna alsof je het water door 2 gebogen rietjes probeert te buigen.
Ik hoef neem ik aan niet te uit te leggen waarom je liefst je water zo snelh mogenlijk het blok weer uit heb?

[JumpStart]

Op donderdag 30 mei 2002 21:08 schreef Peltier het volgende:
Er zit een grote fout in dat blok. Naja fout. Ontwerp fout, wat er dus aan verbeterd kan woorden. Dit is geen flame, maar een zeer serieuse poging tot onderbouwende kritiek.

Kijk eens naar de plek waar het water een scherpe bocht moet maken. dan zie je alle vectoren/pijltjes samengedrukt woorden ipv dat het rustig z'n gangetje kan gaan. Dat "de hoek omgaan" kost vrij veel energie, ga zelf maar eens de boch om of recht uit. rechtuit gaat met veel minder krachten gepaard. (simpel gezegd)

Een blok als deze heeft welliswaar een zeer degenlijk contact oppervlak met het water, maar de stroomsnelheid wordt zwaar tegengewerkt, het is bijna alsof je het water door 2 gebogen rietjes probeert te buigen.
Ik hoef neem ik aan niet te uit te leggen waarom je liefst je water zo snelh mogenlijk het blok weer uit heb?

Hmm, even wat op-de-achterkant-van-een-bierviltje: 50 ml per seconde, met een snelheid van 0,5 meter per seconde, gaat 6 keer 180 graden 'om' en 2 keer 90 graden. Dat is 7 keer ( 1/2 m·v² ). v=0.5 m/s, m = 0,05 kg. Ik ga dat niet eens invullen, maar het is heel weinig. Dat het energie kost? dat klopt. Belangrijk ? Nee, Boeiuh, daar is het te weinig voor.

Voor wat betreft "waarom je liefst je water zo snelh mogenlijk het blok weer uit heb?"

Dat is niet per sé waar. Ik kan een blok bedenken waar het water er meteen weer uitkomt, maar absoluut een beroerde Delta T zal hebben.

Je hebt wèl gelijk, al gebruik je de verkeerde redenering: Dit blok zal een hoge stromingsweerstand hebben, maar dat komt vooral door veel oppervlak in verhouding tot het volume. Dat laatste is mooi voor je warmteoverdracht, die je hoog wilt hebben, maar niet voor de stromingsweerstand, die je juist laag wil hebben: (zeer overdreven) Je wil niet 50 bar nodig hebben om genoeg water door je blok heen te laten stromen.

Om de juiste balans te vinden tussen oppervlak/kanaal-lengte en stromingsweerstand ben je wel even bezig! In praktijk komt daar ook nog de druk vs debiet curve van je waterpomp bij kijken en de weerstand van je slangen en radiator. Aan die 'real life' situatie wil ik niet beginnen met simuleren.

Mijn doel hier is om een beetje inzicht te krijgen in warmteverdeling, zowel binnen het koper als het koelwater. Ik heb echt niet de ambitie om het ultieme koelblok te bedenken en uit te voeren.

[KifArU]

Voor mij is dit echt het meest interessante topic op GoT van het afgelopen jaar.
Zelf ben ik aan de slag gegaan met Cosmos designworks, CosmosM en Cosmos flow. (www.cosmosm.com)
Maar het is nog behoorlijk lastig om als relatieve leek op simulatie-gebied hier iets zinnigs uit te krijgen.
Voorlopig ben ik eerst eens een blokje ter grootte van de core van een cpu met een hoogte van 20 mm met een gat er doorheen aan het simuleren.
Zodra ik wat zinnige resultaten krijg, zal ik die hier posten.
En als iemand met verstand van deze programma's wat hulp kan bieden, is dat altijd welkom.

[JumpStart]

... en die HP9000 rekent nog steeds stug verder.

Deze keer alleen de vloeistoftempertuur + vectors. Temperaturen van het koper volgen wanneer de simulaties op 1000 stappen zitten ofzo.

Koelblok met 24 dabits, stap 400, temp. range 22,00 - 22,30 °C, 4,32 seconden:



Aangepast ontwerp van het spiraalblok, stap 200, temp. range 22,00 - 22,15 °C, 0,80 seconden:

[KifArU]

Op zondag 02 juni 2002 15:35 schreef JumpStart het volgende:
Deze keer alleen de vloeistoftempertuur + vectors.

Heb je die kopertemperatuur wel?
Want dit kun je al vergelijken met de temperaturen uit de post over het "lege" blok na zo'n 6 seconden. De watertemperatuur bij verlaten van het blok is hetzelfde, dus met de kopertemperatuur erbij, is iets te zeggen over de effectiviteit van de dabits. We kunnen natuurlijk ook nog een paar dagen rekenwerk afwachten en dan een wat meer gestabiliseerde situatie vergelijken.
Voorlopig lijken de dabits alleen dode punten in de vloeistofstroom op te wekken.

[JumpStart]

Op zondag 02 juni 2002 23:10 schreef KifArU het volgende:

[..]

Heb je die kopertemperatuur wel?
Want dit kun je al vergelijken met de temperaturen uit de post over het "lege" blok na zo'n 6 seconden. De watertemperatuur bij verlaten van het blok is hetzelfde, dus met de kopertemperatuur erbij, is iets te zeggen over de effectiviteit van de dabits. We kunnen natuurlijk ook nog een paar dagen rekenwerk afwachten en dan een wat meer gestabiliseerde situatie vergelijken.
Voorlopig lijken de dabits alleen dode punten in de vloeistofstroom op te wekken.

Uiteraard heb ik wel de kopertemperaturen, ik blijf alleen bezig met het posten van screenshots die niet echt belangrijk zijn. Immers, je hebt vrij weinig te vergelijken zolang er niet ongeveer een evenwichtssituatie benaderd is.

Dus, dat wordt inderdaad geduld hebben en over een aantal dagen kijken wat voor temperatuursverdeling eruit komt. Op het moment dat de temperatuur van het water een halve graad hoger is dan het intredende water, dan is er tenminste iets van een ontwikkeling tot evenwichtssituatie.

Dat de dabits de doorstroming belemmeren ? Tsja, "there is no such thing as a free lunch." Vrijwel alles wat je kan doen om prestatie te verbeteren zal ook nadelen kennen. Dabits geven meer oppervlak ( = gunstig voor overdracht van warmte ) maar tegelijkertijd ook meer weerstand ( = minder gunstig ).

[JumpStart]

Goed, even zitten PaintShopPro'en om 3 plaatjes te resizen en in één plaatje te zetten.

Dit zijn dus snelheidsverdelingen in het platte vlak, op 3 mm boven de bodem, in het midden van de holte (7 mm boven de bodem) en 11 mm boven de bodem. (dus 3 mm onder de deksel.)

[Verwijderd]

Mooi.
Zo'n programma zou iedere water-tweakert thuis moeten hebben draaien!
Ik wou dat ik mijn cheapass-blokjes er even door kon halen.
In die waterblokjes-roundup uit een eerdere link kwamen de |\/|-kanaal blokjes als zeer efficient uit de bus. En ik heb een |\/|-kanaal blokje.

***********************************
Ik vraag me toch nog steeds af of een schuin afgevijlde inlaatpijp de 'dode hoek' beter van water voorziet.
En dan denk ik niet aan 45 graden schuin, maar misschien slechts een halve of hele millimeter - net genoeg om wat meer stroming naar de dode hoek te leiden.

Ook mis ik een dabit recht onder de inlaatpijp. Juist daar zal de corewarmte het meest invloed hebben - en een dabit een enorme vergroting van het contactoppervlak betekenen.
Misschien is een kegel /\ i.p.v. staafje [] het beste - zodat de stroming niet belemmerd wordt. Misschien is die ene dabit onder de inlaat al voldoende?

[JumpStart]

Op maandag 03 juni 2002 14:57 schreef augustus het volgende:
[..]

Ik vraag me toch nog steeds af of een schuin afgevijlde inlaatpijp de 'dode hoek' beter van water voorziet.
En dan denk ik niet aan 45 graden schuin, maar misschien slechts een halve of hele millimeter - net genoeg om wat meer stroming naar de dode hoek te leiden.

Als je dit blokje met dabits ècht wil tweaken, dan moet je de inlaat verplaatsen naar de hoek en de kortste weg belemmeren:

code:

IN O  O  O  O

O  O--O  O  O
   |
O  O  O  O  O 

O  O  O  O  O

O  O  O  O  UIT

Maar hier was het de bedoelling 'leeg' te vergelijken met 'dabits', waarbij de rest hetzelfde gelaten wordt.

Ook mis ik een dabit recht onder de inlaatpijp. Juist daar zal de corewarmte het meest invloed hebben - en een dabit een enorme vergroting van het contactoppervlak betekenen.
Misschien is een kegel /\ i.p.v. staafje [] het beste - zodat de stroming niet belemmerd wordt. Misschien is die ene dabit onder de inlaat al voldoende?

Een van de ontwerpregels die ik mezelf stel is dat waar-dan-ook, de doorstroming minimaal gelijk moet zijn aan de in- en uitlaat: dus overal moet minstens 50 mm² doorsnede zijn. Dan gaat een dabit in de instroombuis dus nooit passen. Of ik moet instroombuis vergroten naar 10 mm interne diameter zodat er een 33 mm diameter dabit kan. En dan wijk ik weer verder af van het lege blok...

[Verwijderd]

Als het oppervlak van de doorsnee gelijk is aan de oppervlak van de opening onder de inlaatbuis, hou je in het midden dus automagisch ruimte voor een kegelvormige dabit!
(Plaatje is schets: pijltjes zijn niet in verhouding!)

***********
dode hoek:
Wat ik bedoel met het afschuinen van de inlaatbuis, is dus dat je de uitlaatopening in de ene hoek compenseert door de stroom met minimaal extra kracht naar de dooie hoek te richten. Misschien is het afschuinen ééntiende-millimeter-werk? Toegegeven: het herberekenen van de doorlaatopening onder de buis wordt moeilijk.

[JumpStart]

Op maandag 03 juni 2002 17:39 schreef augustus het volgende:
[afbeelding]
Als het oppervlak van de doorsnee gelijk is aan de oppervlak van de opening onder de inlaatbuis, hou je in het midden dus automagisch ruimte voor een kegelvormige dabit!
(Plaatje is schets: pijltjes zijn niet in verhouding!)

***********
dode hoek:
Wat ik bedoel met het afschuinen van de inlaatbuis, is dus dat je de uitlaatopening in de ene hoek compenseert door de stroom met minimaal extra kracht naar de dooie hoek te richten. Misschien is het afschuinen ééntiende-millimeter-werk? Toegegeven: het herberekenen van de doorlaatopening onder de buis wordt moeilijk.

Ik snap het idee van een 'pikkie' in de inlaatbuis, echter, ik denk dat het gunstige effect van zo'n heel klein dabitje minimaal is. Je plaatje klopt trouwens niet helemaal omdat de hoogte tussen bodem en buis maar 2 mm is, en de buisdiameter is 8 mm. Niet 4 om 4 dus.

Het afschuinen van de inlaat buis zou op zich wel moeten werken. Het enige probleem is dat dit een verbetering is van een slechte oplossing, er is een hele andere oplossing die in z'n geheel geen dooie hoeken meer heeft, in plaats van dat je moet proberen het water in de dooie hoek te 'verversen'. Dat is wat ik in het ASCII plaatje duidelijk probeerde te maken. Maar dat laatste is dan minder goed naast de resultaten van het lege blok te leggen ter vergelijking.

[Jack]

JumpStart, dit is echt een koele topic...
dis pas info waar je wat aan hebt! (als je het begrijpt )

Maar ff een vraagje over je spiraalblok:

waarom heb je gekozen voor telkens 180° bochten, en niet voor 1 lange slinger? (archimedes spiraal?)

[JumpStart]

Op dinsdag 04 juni 2002 19:16 schreef Siris het volgende:
JumpStart, dit is echt een koele topic...
dis pas info waar je wat aan hebt! (als je het begrijpt )

Maar ff een vraagje over je spiraalblok:

waarom heb je gekozen voor telkens 180° bochten, en niet voor 1 lange slinger? (archimedes spiraal?)

Dat was een puur praktische overweging, of eigenlijk 2 stuks:

- Door een dubbel vloeistofpad te nemen wordt de vloeistofsnelheid lager, wat gunstig is voor de rekentijd, die neemt daardoor af, iets wat wel de moeite waard is.

- Probeer jij maar eens met Pro/ENGINEER een mooie spiraal te maken: dat is niet te doen, tenminste, ik ben er niet achtergekomen hoe dat moet. En al helemaal lastig wordt het als je de spiraal naar buiten doe ook nog dieper wil laten worden: dan moet namelijk het traject waarover je de 'sweep' uitvoert volledig in 3D gedefinieerd worden in plaats van in een plat vlak.

[Verwijderd]

Ik snap het idee van een 'pikkie' in de inlaatbuis, echter, ik denk dat het gunstige effect van zo'n heel klein dabitje minimaal is.

Probeer het eens!
Het oppervlak direkt boven de core wordt toch verTIGvoudigd door een dabit.

Je plaatje klopt trouwens niet helemaal omdat de hoogte tussen bodem en buis maar 2 mm is, en de buisdiameter is 8 mm. Niet 4 om 4 dus.

Ik schreef al dat het plaatje een schets was, en de verhoudingen van de pijltjes niet kloppen!

******************************
Ik vind een inlaatbuis van 8mm nogal klein. Standaard (tuin-)slangaansluitingen zijn 10mm intern. Ik heb er twee van 11mm. 10mm/11mm ID slang geeft minder weerstand aan de pomp.

[JumpStart]

Op dinsdag 04 juni 2002 20:44 schreef augustus het volgende:

[..]

Probeer het eens!
Het oppervlak direkt boven de core wordt toch verTIGvoudigd door een dabit.
[..]

Ik schreef al dat het plaatje een schets was, en de verhoudingen van de pijltjes niet kloppen!

******************************
Ik vind een inlaatbuis van 8mm nogal klein. Standaard (tuin-)slangaansluitingen zijn 10mm intern. Ik heb er twee van 11mm. 10mm/11mm ID slang geeft minder weerstand aan de pomp.

Als ik nu een dabitje in de instroombuis zet, dan wordt die 2 mm hoog, en aan de basis 8 mm diameter. Ten opzichte van gewoon plat 8 mm diameter is dat maar een heel beperkte oppervlakte toename. Een kegel met r=4 mm en h=2 mm is namelijk (als ik het goed heb) 53,3 mm ² tegen 50,2 mm² voor gewoon een cirkel met diameter 8 mm. Ik waag me niet eens aan een kegel met een gecurvde schuine kant, maar super veel meer zal het niet zijn.

Ten opzichte van de gehele bodem met 24 dabits valt het al helemaal in het niet.

Dat dat direct boven de CPU core is maakt weinig uit, je moet niet vergeten dat de warmtegeleiding van koper niet gering is, er wordt dus ook heel veel warmte afgevoerd naar het omringende koper.

Wat betreft diameters: de interne diameter is 8 mm, de buitendiameter is 12 mm. Als jij dus aankomt met je tuinslang van 10 mm interne diameter, dan frot je die op 12 mm buis, en dan zit 'ie op z'n plek.

Maar 8, 10 of 12 mm, wat maakt het uit als er toch een vaste hoeveelheid water per seconde doorkomt ? Het boeit me niet hoeveel stromingsweerstand er voor het hele systeem geldt. Daarbij moet je rekening gaan houden met grootte en soort radiator, grootte en soort pomp, aantal meters slang, diameter slang, wat voor soort bochten en hoeken erin zitten enz. enz.

Nogmaals: ik hoef geen kleine tweaks toe te passen, dat is niet nodig voor mijn bedoelling, namelijk inzicht krijgen in warmtegeleiding en stroming in een waterblok. Natuurlijk zijn er wel hier en daar kleine verbeteringen aan te brengen, dat klopt, maar dat is niet nodig voor een beetje algemene beeldvorming van wat er nou binnen zo'n stuk koper gebeurt.

[Maverick]

ik kom hier zomaar ff langs hoppen, en had al eerder zo'n topic gezien, toen duurde het heel lang voordat er 1 blokje gesimuleerd was, nu zie ik je er meerdere uit je mouw schudden, wat doe je nu anders dan toen?


veders wel vet eigenlijk, je kunt zo een erg efficient waterblok ontwerpen lijkt me.

[JumpStart]

Op dinsdag 04 juni 2002 22:02 schreef Maverick het volgende:
ik kom hier zomaar ff langs hoppen, en had al eerder zo'n topic gezien, toen duurde het heel lang voordat er 1 blokje gesimuleerd was, nu zie ik je er meerdere uit je mouw schudden, wat doe je nu anders dan toen?


veders wel vet eigenlijk, je kunt zo een erg efficient waterblok ontwerpen lijkt me.

Dit topic heeft een aanpassing van de titel ondergaan, eerst was het iets van "Feedback nodig voor [blah blah]".

De reden dat de huidige blokjes zoveel sneller berekend worden heeft te maken met hoe ze zijn opgebouwd. Allemaal rekentechnisch geouwehoer, maar het simulatieprogramma wordt gedwongen hele kleine stapjes te maken, in de orde van 0,00x seconden (en soms nog kleiner) wanneer het een heel langgerekt dun kanaal moet berekenen. Het werd nog erger omdat de eerdere pogingen slecht 'gemeshed' waren ('meshen' is opdelen in kleine elementjes) waarbij er plaatselijk af en toe slechts 2 elementen in de breedte zaten.

Er zit een limiet aan hoeveel er per rekenstap door ieder elementje mag stromen. Hogere stroomsnelheden betekent dus automatisch kleinere stappen en dus langer rekenen. Het lege blok en het blok met dabits hebben dat probleem allebei veel minder, er komen veel minder hoge stroomsnelheden voor en dus is de stapgrootte nu in de orde grootte van 0,0x seconden.

Om je een idee te geven: het blok met dabits

NUMBER OF STEPS = 878
SIMULATED TIME = 9.557780 SECONDS
CPU TIME = 495379.406250 SECONDS
TIME STEP = 0.014606 SECONDS

En het spiraalblok, aangepast ontwerp:

NUMBER OF STEPS = 619
SIMULATED TIME = 2.708846 SECONDS
CPU TIME = 396913.281250 SECONDS
TIME STEP = 0.001142 SECONDS

Die laatste heeft dus een tijdsstap die meer dan 10 keer zo klein is. Ja, dan wil het wel langer duren.

[Maverick]

dus dit zijn simpelere ontwerpen?

hmm ze zien er wel ongeveer hetzelfde uit, ik zal het wel verkeerd hebben

tis in ieder geval een handig project, en een hoop eyecandy

[JumpStart]

Op woensdag 05 juni 2002 10:18 schreef Maverick het volgende:
dus dit zijn simpelere ontwerpen?

hmm ze zien er wel ongeveer hetzelfde uit, ik zal het wel verkeerd hebben

tis in ieder geval een handig project, en een hoop eyecandy

Simpeler? Niet per sé, maar ik heb zowel in ontwerp als bij het 'meshen' meer rekening gehouden met hoe makkelijk het te berekenen is.

Vergelijk deze 2 plaatjes:

Stroomsnelheden in spiraalblok (oud ontwerp).

Stroomsnelheden in blok met dabits.

In het spiraalblok is de vloeistofsnelheid hoog, bijna een meter per seconde. In het blok met dabits is snelheid gemiddeld genomen veel lager, terwijl er in beide gevallen evenveel water per seconde doorstroomt!.

[JumpStart]

Hmmm, deze snelheidsverdeling kan niet niet goed zijn:



En de temperatuur van het koelwater doet ook iets heel geks:



Of, met andere woorden: deze simulatie is corrupt.

Goed, we starten wel weer een nieuwe, en dat wordt deze:

[KifArU]

In de handleiding van CosMos/Flow staat bij de tips voor meshing: "Place a minimum of five nodes across any flow passage, no matter how small, so that the velocity profile can be correctly resolved."
Omdat je in het vorige blok problemen had met de elementen in de waterstroom en nu een corrupte simulatie, kan dit het probleem zijn (3 ipv 5 nodes)

[JumpStart]

Op donderdag 06 juni 2002 17:49 schreef KifArU het volgende:
In de handleiding van CosMos/Flow staat bij de tips voor meshing: "Place a minimum of five nodes across any flow passage, no matter how small, so that the velocity profile can be correctly resolved."
Omdat je in het vorige blok problemen had met de elementen in de waterstroom en nu een corrupte simulatie, kan dit het probleem zijn (3 ipv 5 nodes)

Nodes zijn hoekpunten Dus 3 elementen minimaal = 4 nodes. Maar erhh, ik weet niet of CosMos/Flow met 'bricks' of met 'tets' werkt. Ik denk met bricks, en dan moet je minimaal 5 nodes, dus 4 elementen in de breedte hebben.

'Bricks' zijn kubusvormige elementen met 6 vlakken en 8 nodes. Daarvoor gelden andere regels van voor tetraeder elementen. (Beide hebben rekentechnisch zo hun voor- en nadelen.)

Minimale dikte voor 'brick elements' = 5 nodes. Weergave in 2D, 'o' = node.

code:

     -o--o--o--o--o--o-
 -->  |  |  |  |  |  |  -->
     -o--o--o--o--o--o-
 -->  |  |  |  |  |  |  -->
     -o--o--o--o--o--o-
 -->  |  |  |  |  |  |  -->
     -o--o--o--o--o--o-
 -->  |  |  |  |  |  |  -->
     -o--o--o--o--o--o-

'Tets', eigenlijk gewoon tetraeders, zijn 4-vlakken met nodes. Minimale dikte voor tetraeder elementen = 3, en dus nog altijd 4 nodes dik. Ook hier weergave in 2D.

code:

    -o---o---o---o---o-
--> / \ / \ / \ / \ / \ --> 
    ---o---o---o---o---
--> \ / \ / \ / \ / \ / -->
    -o---o---o---o---o-
--> / \ / \ / \ / \ / \ -->
    ---o---o---o---o---

[Jack]

[Mee denk mode]
Wat ik me zo afvroeg....

Zou het nog helpen om de inlaat-tule er schuin op te zetten (met de flowrichting mee), om zo de weerstand te verminderen
of zal het verschil minimaal zijn...

[JumpStart]

Op donderdag 06 juni 2002 18:26 schreef Siris het volgende:
[Mee denk mode]
Wat ik me zo afvroeg....

Zou het nog helpen om de inlaat-tule er schuin op te zetten (met de flowrichting mee), om zo de weerstand te verminderen
of zal het verschil minimaal zijn...

Ja, en Ja. Het zou inderdaad wel (iets) helpen, en het effect zou minimaal zijn. Maar, omdat ik toch niet zo geinteresseerd ben in de stromingsweerstand maakt het me geen donder uit. Ik geef gewoon op dat het water er met 1 meter per seconde in komt, en dan rolt er achteraf wel een getalletje uit van hoeveel druk daarvoor nodig is. Dan kan ik daarna wel de druk bij de inlaat van het 'lege' blok vergelijken met die van het blok met dabits en die van het blok met spiraal.

Het is dus niet zo dat ik vantevoren erop uit ben om alles super te verfijnen ofzo.

[Jack]

Op donderdag 06 juni 2002 18:33 schreef JumpStart het volgende:

...
Maar, omdat ik toch niet zo geinteresseerd ben in de stromingsweerstand maakt het me geen donder uit. ... Dan kan ik daarna wel de druk bij de inlaat van het 'lege' blok vergelijken met die van het blok met dabits en die van het blok met spiraal.
...

aha, twas maar een ideeetje... Schiet het al een beetje op met de volgende pic? [xie dat je net bent begonnen met nieuwe simulatie ]

[KifArU]

Volgens mij zijn het tetraeders. Zo zien ze eruit:

[JumpStart]

Op donderdag 06 juni 2002 20:17 schreef KifArU het volgende:
Volgens mij zijn het tetraeders. Zo zien ze eruit:
[afbeelding]

Yep, dat zijn inderdaad tetraeders.

"Place a minimum of five nodes across any flow passage, no matter how small, so that the velocity profile can be correctly resolved."

Je moet hier een paar dingen uit elkaar houden:

Om ergens stroming door te laten gaan moet er minstens 1 node in het midden zitten. In contact met de wand geldt altijd snelheid = 0, dus alleen bij node in het midden kan de vloeistof snelheid hebben. Dit is erg lastig rekenen voor de simulatie software, maar het kan. De snelheidsverdeling ? die is er niet.

Om ergens fatsoenlijk stroming plaats te laten vinden moet je minstens 3 elementen /4 nodes in de breedte hebben.

Als je ook nog nauwkeurig wil weten hoe de snelheidsverdeling in de doorsnede eruit ziet, dan is 4 elementen en dus 5 nodes (of meer) nog beter.

Dit laatste wordt nog belangrijker als je zou willen kijken naar wat het vrije oppervlak doet tijdens het vullen. Dit is nou juist een van de allerbelangrijkste dingen wanneer je met metaalgieten bezig bent!

ProCAST heeft dan nog steeds genoeg aan 3 elementen, omdat het aan het vrije oppervlak automatisch een onderverdeling maakt, maar als een programma dat niet doet, dan heb je wel minstens 4 elementen nodig.

Aangezien het koelblok gevuld start is er hier toch geen sprake van vrij oppervlak, dus dat is nog een reden dat 3 elementen breed genoeg is. Overigens, omdat ik een elementgrootte opgegeven heb van 1 mm betekent dit voor het meest recente ontwerp wel dat het vloeistofpad 4 elementen breed is .

[Verwijderd]

Als ik nu een dabitje in de instroombuis zet, dan wordt die 2 mm hoog, en aan de basis 8 mm diameter. [...]

Je hebt gelijk!
Als je het op schaal tekent hou je een verdomd klein pikkie over - sterker nog: een pickupnaaldje.

oppervlak inlaat = oppervlak uitstroom
Pi . R kwadraat = 2 . Pi . R . h
Pi. R. R = Pi . R . 2 .h
R = 2. h
h = R / 2
De hoogte van de dabit is dan op elk punt: de uitstroomhoogte min (de plaatselijke straal gedeeld door 2).
Is de curve dan trouwens geen kwart van een elips?

Maar voor mijn gevoel is zelfs één mini-dabit van 2mm hoog en 2mm doorsnee (dus gewoon een cilindervorm, of potloodvorm) al zinvol om de warmteafgifte te verbeteren.

code:

 /\
_||_

Misschien dat een plaatselijke 'verruwing' van het oppervlak onder de inlaatbuis (door kleine pikkies en/of kuiltjes of misschien zelfs al door krassen in de bodem) de warmteuitwisseling verbetert.
(Of de verruwing moet analoog aan een haaienhuid de waterstroom juist sneller doen afvloeien. Dan zou je hot spots krijgen in de kuiltjes).

[JumpStart]

Op vrijdag 07 juni 2002 01:52 schreef augustus een hele lap tekst.

[..]

Ook hier geldt weer: Ja, je hebt wel gelijk, maar de kleine aanpassingen/verbeteringen (o.a. 'haaienhuid' schuurpapier achtige oppervlakten) vallen buiten wat ik wil simuleren.

Ik wil een paar eenvoudige blokken simuleren, zonder poespas, zonder kleine tweaks, zonder subtiele verfijningen, zonder truukjes, gewoon KISS, "Keep It Simple, Stupid!".

Ja, er zijn meerdere verbeteringen denkbaar, maar om gewoon een puur idee te krijgen van wat er in zo'n blok gebeurt hou ik het zo simpel mogelijk. De doos met foefjes en subtiele verbeteringen blijft dus DICHT.

( Om dat soort verbeteringen toe te passen zou ik me in verschillende bochten moeten wringen, en dan nog is het maar de vraag of de simulaties wel de werkelijke verfijningen goed benaderen. Met andere woorden: gaat er in de simulatie wel het zelfde effect uit van een minieme aanpassing als het in werkelijkheid zou doen ? Daar gaat veel te veel werk in zitten om dat A) te realiseren en te verifieren. Om nog maar even niet te spreken over C), het flink toenemen van de rekentijd. )

[JumpStart]

Eindelijk weer eens plaatjes:

Stap 1100, blok met dabits, na 12,09 seconde, eerst kopertemperaturen, daaronder watertemperaturen:

[JumpStart]

De eerste directe vergelijking tussen leeg blok en blok met dabits:

Boven dus het blok mèt dabits, op 13,2 seconde simulatie tijd, en onder het lege blok, op 12,8 seconde simulatie tijd.

In beide gevallen is de temperatuursverdeling 25,0 - 47,5 °C en is de doorsnede net onder de bovenkant van de bodem gemaakt. Om precies te zijn op 3,99 mm van de 4 mm dikke bodem.

Dat het blok met dabits beter zou presteren was wel algemeen verwacht, maar nu kan je ook een idee krijgen van hoeveel het scheelt, ook al is het pas na 13 seconden.

Ook is het, voor mij tenminste, een aangename verassing om te zien dat het kennelijk geen donder uitmaakt dat de dabits de doorstroming belemmeren, want de verdeling van temperatuur is nog steeds vrijwel egaal. Ik had minder goede resultaten verwacht.

LET OP! Omdat dit dus pas bij ongeveer 13 seconden is, zegt het dus nog niet alles over uiteindelijke prestaties.

[Verwijderd]

Weer héél mooi om te zien!
Het scheelt nu dus zo'n 1,5 graad!

Je ziet de warme dabits ook heel mooi in dit plaatje:


Wat nu als je de buitenste rij dabits weglaat? Die doen volgens mij niet echt mee (als ik de plaatjes juist interpreteer), en als je ze weglaat verbeter je wél de doorstroming.

* * * * * * * * * * * * * * *
En als je nu een héél klein dabitje onder de inlaatopening zet? Een kegeltje van 2mm doorsnee en 1mm hoog?
Alsjeblieft!

[Thyzz]

Op vrijdag 07 juni 2002 22:10 schreef augustus het volgende:
[..]

Wat nu als je de buitenste rij dabits weglaat? Die doen volgens mij niet echt mee (als ik de plaatjes juist interpreteer), en als je ze weglaat verbeter je wél de doorstroming.

Je zit nog maar op 13 seconden, denk dat die buitenste vanzelf ook wel mee zullen gaan doen als je watg langer wacht.

[Nicap]

Ik heb even een vraagje. Zoals uit de plaatjes duidelijk worden en ook al bekend was: De core is vrij klein en word het warmst. Waarom maken ze geen koelblokken met onderop een laagje grafiet van een paar MM. Grafiet is een hele goede geleider en zo word de core vergroot en kun je met het koelblok beter koelen lijkt me. Of is dat te prijzig of niet haalbaar.

[eth0]

Op zaterdag 08 juni 2002 12:27 schreef Nicap het volgende:
Ik heb even een vraagje. Zoals uit de plaatjes duidelijk worden en ook al bekend was: De core is vrij klein en word het warmst. Waarom maken ze geen koelblokken met onderop een laagje grafiet van een paar MM. Grafiet is een hele goede geleider en zo word de core vergroot en kun je met het koelblok beter koelen lijkt me. Of is dat te prijzig of niet haalbaar.

Is dat niet het idee van een heatspreader zoals op de P4 en de K6 hier door wordt het oppervlak toch ook groter, al zal de hitte zich natuurlijk altijd zich in het midden bevinden omdat het hier natuurlijk gegenereerd wordt.

[Nicap]

Zou best kunnen, dat weet ik zo niet. Volgens mij is die heatspreader ook gewoon van koper/zilver.
Gelijkmatiger verdelen lijkt me sowieso veel beter. je hebt een core die 1 vierkante CM groot is(of nog niet eens). Als je daar nou een plaatje grafiet van een 10 vierkante CM op legt en pas daarop de heatsink/waterblok. Dat zou toch veel beter moeten werken.

[Jack]

Waarom grafiet?
volgens mij haal je 2 dingen door elkaar...

Soortelijke warmte & warmte geleidingscoëfficiënt

Grafiet SW: 0,7 * 10^3 J/kg/K
Koper SW: 0,387 * 10^3 J/kg/K

Grafiet WGC: 160 W/m/K
Koper WGC: 390 W/m/K

En het gaan nu om de WGC, die dus bij koper hoger is...
Een plaatje grafiet er nog bij tussen heeft dus geen zin, en is alleen maar een extra barriere...

edit:
stukkie vergeten

[Jack]

[tja, kon niet meer editen ]

anders bekijk ook eens ff de link:

http://titanicmetme.jero.cc/materiaalrekenen.html

hier staat duidelijk het verschil tussen SW en WGC beschreven

[JumpStart]

Op vrijdag 07 juni 2002 22:10 schreef augustus het volgende:
Weer héél mooi om te zien!
Het scheelt nu dus zo'n 1,5 graad!

Je ziet de warme dabits ook heel mooi in dit plaatje:
[afbeelding]

Wat nu als je de buitenste rij dabits weglaat? Die doen volgens mij niet echt mee (als ik de plaatjes juist interpreteer), en als je ze weglaat verbeter je wél de doorstroming.

[..]

Hier gaan we weer

Kijk nou alsjeblieft eens goed naar de temperaturen. Het koelwater zit op ongeveer 22-23 °C, de dabits aan de buitenkant zitten rond de 30 °C. Hier is dus 1) temperatuursverschil en 2) veel oppervlak, en dus veel warmteoverdracht. Die dabits zouden pas zinloos zijn als het temperatuursverschil bijna helemaal nul is.

Een dabit, 5 mm diameter, 10 mm hoog, afgerond, heeft een oppervlakte van ongeveer 160 mm². Een dabit neemt maar 20 mm² bodemoppervlak in beslag, dus is iedere dabit 140 mm² extra. De buitenste rij dabits weglaten 'kost' je dus 2240 mm², dat is 22,4 cm². Ook als ik minder agressief niet de buitenste rand dabits weglaat, maar in plaats daarvan 4x4 dabits plaats (waarbij er nu geen dabit in het midden zit die weggelaten moet worden) dan loop je nog altijd 1120 mm² mis.

Om je een idee te geven, de overdrachtscoëfficient tussen water en koper is gesteld op 5000 watt/m²/K. In praktijk zul je getallen vinden tussen 3000 en 6000. Ik heb 5000 genomen omdat het hier hoge doorstroming betreft. Als er 5 graden verschil zou zijn tussen koper en water, dan is er dus 25.000 watt aan warmtetransport per vierkante meter.

Ga voor het gemak van eenvoudig rekenen nu even uit van een vast temperatuursverschil van 2 graden en de oppervlakte die je mist als je de buitenste dabits weg zou laten.

Dit is alleen om je een idee te geven van hoe groot de getallen zijn waar je mee te maken hebt!

In werkelijkheid is het temperatuursverschil natuurlijk niet overal gelijk en bovendien is het water dicht bij het koper water warmer dan de 'bulk', vandaar dus 'maar' 2 graden temperatuursverschil.

Oppervlakte in m² keer temperatuursverschil keer warmteoverdrachtscoëfficient = hoeveel watts er overgedragen worden:

(0,00224 m²) * (2 °C verschil) * (5000 watt/m²/K) = 22,4 watt.

Dat is een niet te negeren hoeveelheid warmte die er wordt overgedragen. Die buitenste dabits die wil je liever niet kwijt dus.

[Verwijderd]

Oeps!
Ik vergat dat de kleuren voor de temperatuur van het water anders zijn dan voor de temperatuur van het koper.

Andere kleuren toepassen voor dezelfde temperaturen vind ik hierbij dus onjuist!

[JumpStart]

Op zaterdag 08 juni 2002 21:11 schreef augustus het volgende:
Oeps!
Ik vergat dat de kleuren voor de temperatuur van het water anders zijn dan voor de temperatuur van het koper.

Andere kleuren toepassen voor dezelfde temperaturen vind ik hierbij dus onjuist!

"Welcome to the Beautiful World of Science!"

De eerste keer dat ik niet specifiek de temperatuurschaal vermeld gaan mensen meteen de fout in, tsk tsk tsk Gewoon ALTIJD naar de schaal kijken dus.

[Nicap]

Op zaterdag 08 juni 2002 19:05 schreef Siris het volgende:
Waarom grafiet?
volgens mij haal je 2 dingen door elkaar...

Soortelijke warmte & warmte geleidingscoëfficiënt

Grafiet SW: 0,7 * 10^3 J/kg/K
Koper SW: 0,387 * 10^3 J/kg/K

Grafiet WGC: 160 W/m/K
Koper WGC: 390 W/m/K

En het gaan nu om de WGC, die dus bij koper hoger is...
Een plaatje grafiet er nog bij tussen heeft dus geen zin, en is alleen maar een extra barriere...

edit:
stukkie vergeten

hmm, dan denk ik idd dat ik wat doormekaar haal. Ik dacht een keer op de frontpage een stukkie te lezen dat grafiet zo ongeveer het beste materiaal was om een heatsink mee te maken, maar dat het alleen te kostbaar was.

[JumpStart]

Op zondag 09 juni 2002 00:11 schreef Nicap het volgende:

[..]

hmm, dan denk ik idd dat ik wat doormekaar haal. Ik dacht een keer op de frontpage een stukkie te lezen dat grafiet zo ongeveer het beste materiaal was om een heatsink mee te maken, maar dat het alleen te kostbaar was.

Koolstof heb je in meerdere vormen. Je hebt grafietpoeder, je hebt diamant, en dan heb je ook nog een aantal nog exotischer vormen, koolstofvezel, koolstof-koolstof compostieten enz. enz.. Die heatsink met koolstof, daar hadden ze het over 'nanotubes' van koolstof, holle buisjes van maar tientallen atomen breed, die warmte maar in één richting kunnen transporteren.

Het is heel vreemd, want in m'n oude Binas staat dat diamant een warmtegeleidingscoëfficient heeft van 165 W/m/K, terwijl ik weet dat dat niet kan kloppen: Diamant is een van de allerbeste warmtegeleiders die je maar kan indenken, op kamertemperatuur ongeveer 5 keer zo hoog als die van koper. Online zoeken levert op dat de warmtegeleidingscoëfficient rond de 500-2000 W/m/K ligt, tegen 380 W/m/K voor koper. Synthetische diamant haalt zelfs 2500 W/m/K

Afhankelijk van het soort diamant (synthetisch, verontreinigd of niet, enz.) kom je bij extreem lage temperaturen rond 70 Kelvin zelfs op 12.000 tot 15.000 W/m/K.



...Ik kan natuurlijk eens kijken wat er gebeurt als ik bij een van de simulaties het koelblok van diamant maak Dat is nog een tikkie exotischer dan een koelblok van zilver...

[JumpStart]

Het nieuwe, herziene spiraalblok:



Gegevens staan in het plaatje, maar omdat niet iedereen hier goed kan kijken nog even voor de duidelijkheid erbij:

Temp. range 22,00 - 22,15 °C, simulatie tijd 2,10 seconden.

[BaRF]

mmm, wat kost syntethische diamant zo vandaag de dag?

[TMDevil]

Op dinsdag 11 juni 2002 09:13 schreef BaRF het volgende:
mmm, wat kost syntethische diamant zo vandaag de dag?

Ik denk dat dat toch nog wel bovende prijs van koper ligt....:) helaas

[JumpStart]

Op dinsdag 11 juni 2002 09:13 schreef BaRF het volgende:
mmm, wat kost syntethische diamant zo vandaag de dag?

Ik denk dat het me virtueel ongeveer 5 minuutjes kost (even de juiste waardes invullen en klaar.)

Weet iemand nog een super super koelvloeistof ?? Eentje met een hele hoge warmtecapaciteit ? Dan kan ik er een nog exotischer simulatie van maken. (Oh, en dan prop ik meteen het 5-voudige aan hitte het blok in ofzo.)

[KifArU]

Op dinsdag 11 juni 2002 10:15 schreef JumpStart het volgende:
Weet iemand nog een super super koelvloeistof ?? Eentje met een hele hoge warmtecapaciteit ?

Volgens mij werd er vroeger in supercomputers wel eens kwik gebruikt. Of het een hele hoge warmtecapaciteit heeft, weet ik niet.
Maar exotisch is het wel!

[JumpStart]

Oh, DaBit, je wilde oppervlaktes hebben:

Het spiraalblok:

Het interne oppervlak: 1,8672*10⁴ mm².
Het externe oppervlak: 1,2222*10⁴ mm².

Het blok met dabits:

Het interne oppervlak: 1,3271*10⁴ mm².
Het externe oppervlak: 1,2164*10⁴ mm².
Het oppervlak van 1 dabit: 1,5951*10² mm².

Het lege blok:

Het interne oppervlak: 9,9020*10³ mm².
Het externe oppervlak: 1,2163*10⁴ mm².

In ALLE gevallen is de core, mèt rand, niet meegerekend met het externe oppervlak.

De core is 12x8 mm = 96 mm².
De rand van de core, 1 mm hoog, (2x12 + 2x8)*1 = 40 mm².

_{[Edit]Stomme forum code vindt ALT+0149 niet zo leuk...}

[JumpStart]

Op dinsdag 11 juni 2002 11:03 schreef KifArU het volgende:

[..]

Volgens mij werd er vroeger in supercomputers wel eens kwik gebruikt. Of het een hele hoge warmtecapaciteit heeft, weet ik niet.
Maar exotisch is het wel!

Hmm, net dus even een kijkje genomen in de materials database van ProCAST, en zoals verwacht, geen synthetisch een-kristallijn diamant te vinden, en ook geen kwik.

Nu moet ik dus voor diamant de warmtecapaciteit weten en voor kwik de viscositeit, de warmtecapaciteit en de warmtegeleidingscoëfficient, allemaal op kamertemperatuur.

EN ik moet een ruwe schatting hebben over wat de warmteoverdrachtscoëfficient zou zijn tussen diamant en vloeibaar kwik, ook rond kamertemperatuur...

Die laatste waarde zou wel eens tegen kunnen vallen omdat ik weet dat kwik een verdomd hoge oppervlaktespanning heeft, en het dus wel niet zo graag contact maakt ... Of er moet iets als 'mercurywetter' bestaan.

* JumpStart denkt: wordt nog tricky, maar wie weet, zijn de juiste waarden online te vinden...

[JumpStart]

Hmmm, kwik is misschien toch minder interessant dan ik dacht... De warmtegeleiding is vele malen beter dan die van water, 0,607 W/m/K voor water tegenover 8-10 W/m/K voor kwik.

Maar, de warmtecapaciteit valt vies tegen: 140 J/kg/K tegenover 4200 J/kg/K voor water. Als dat omgerekent wordt naar liters, 1 liter kwik weegt 13,546 kg, dan kom je uit op 4200 J/liter/K voor water tegenover 1896 J/liter/K voor kwik.

Nou ja, dan stijgt de exit temperatuur van het kwik wat meer. Groter probleem is dat er nergens goeie waardes te vinden zijn voor wat de warmteoverdrachtscoëfficient voor diamant-kwik ongeveer kan zijn... Daar was ik al bang voor. Ik heb één online referentie, en daar komt 10 kW/m²/K uit rollen, maar dat is waarschijnlijk kwik in contact met metaal, niet met diamant.

Viscositeit ontloopt elkaar niet denderend veel, 600-1000 Ns/m² voor water tegen 1550 Ns/m² voor kwik, als ik die verdomde (verwarrende) eenheiden/grootheden en dimensies goed heb...

[Interstice]

Ik ben niet zo'n mega held in het begrijpen en heb ook geen zin tijd al die hele lange posts te gaan lezen.

Het doel van een waterblok is lijkt mij; het zo goed mogelijk afgeven van de warmte aan het water. Dus willen we zien dat er zoveel mogelijk hitte zit op het punt waar het water het blok verlaat.

Maar als het water te langzaam zou stromen word het kokend heet en das ook weer niet de bedoeling.

Ik denk dus dat een simpel swiftec blokje met een snelle pomp de beste prestaties gaat geven.
de grootste prestatiewinst zal dan niet behaald worden met allerlei rare vormen maar met een zo dun mogelijke bodem met een zo goed mogelijke wamrte spreiding.

Dus neem een plaatje silver, soldeer er een doosje op en sluit dat aan. Volgens mij wint die het van alle designs.


Iemand die mee wil denken en wat anders durft te beweren ?


Aanvulling.

Het is wel grappig dat we van het zo goed mogelijk willen koelen van de cpu, zijn overgegaan naar het zo efficient mogelijk opwarmen van het water.

[KifArU]

Zelf ben ik ook aan het simuleren geslagen en de voorlopige conclusie/ tipje van de sluier: warmtespreiding van bijna alle metalen is prima. De bepalende factor lijkt de overdrachtscoëfficiënt van metaal naar water te zijn.
Zodra ik wat meer tijd heb, zal ik een hoop info [posten.
Een dun plaatje zilver werkt niet veel beter dan een dun plaatje koper. Zoek maar naar een materiaal dat een goede overdracht naar water heeft, daar zit veel meer winst.

[JumpStart]

Op dinsdag 11 juni 2002 23:27 schreef Interstice het volgende:
Ik ben niet zo'n mega held in het begrijpen en heb ook geen zin tijd al die hele lange posts te gaan lezen.

Jammer, je zou er toch eens over moeten denken om er aan te beginnen, dan had je een aantal denkfouten misschien niet gemaakt. No offense intended.

Het doel van een waterblok is lijkt mij; het zo goed mogelijk afgeven van de warmte aan het water. Dus willen we zien dat er zoveel mogelijk hitte zit op het punt waar het water het blok verlaat.

Wet van behoud van energie, heel kort door de bocht:

Wat je er aan energie instopt (de 'influx' aan warmte) moet gelijk zijn aan wat wat er uitkomt.

Als je dus de influx weet, en de warmtecapaciteit en debiet van je koelmiddel, dan weet je ook je temperatuursstijging van je koelmiddel. Misschien gaat dit tegen je gevoel/instinct in, maar dit is dus onafhankelijk van het ontwerp!.

Een heel slecht ontworpen koelblok warmt het koelmiddel net zo veel op als een heel efficient ontworpen blok. Het grote verschil tussen de 2 is dat bij het slecht ontworpen blok er een veel groter temperatuursverschil is tussen core en koelmiddel om de warmte over te kunnen dragen, dan bij een goed ontworpen blok, waarbij een veel kleinere Delta T ( = temperatuursverschil) al volstaat.

Maar als het water te langzaam zou stromen word het kokend heet en das ook weer niet de bedoeling.

Als je nou wèl dit draadje gelezen had, dan had je geweten dat 'kokend heet' wel heel lastig is, zelfs als je extreme getallen neemt:

300 watt (meer dan 3 keer zoveel als in mijn simulaties) op 5 ml/sec (dat 18 liter per uur, en dus 10 keer MINDER dan ik nu door het blok laat stromen) geeft een opwarming van ietsje meer dan 14 graden.

Ik denk dus dat een simpel swiftec blokje met een snelle pomp de beste prestaties gaat geven.
de grootste prestatiewinst zal dan niet behaald worden met allerlei rare vormen maar met een zo dun mogelijke bodem met een zo goed mogelijke wamrte spreiding.

Besef je wel dat de 2 dingen die je voorstelt (door mij onderlijnd) elkaar tegenspreken ? Hoe dunner je bodem, hoe minder goed de warmte verspreid kan worden naar een groter oppervlak. In praktijk moet je dus de spreekwoordelijke gulden middenweg zien te vinden, dun èn goeie warmtespreiding kan niet.

Om, heel algemeel gesteld, warmteoverdracht te verhogen (en ook dit had je kunnen weten als je wèl dit draadje doorgelezen had) moet je een van de volgende dingen doen:

- zorgen voor meer oppervlak
- zorgen voor een groter temperatuursverschil (Delta T)
- zorgen voor een lagere warmteoverdrachtscoëfficient.

Dat laatste ligt vast, dat is afhankelijk van koelmiddel en koelblok materiaal. Koper-water is min of meer gelijk aan zilver-water.

Het tweede punt wil je liever niet veranderen, want een hogere Delta T betekent een hogere core temperatuur.

Dan blijft de eerste optie over...

Dus neem een plaatje silver, soldeer er een doosje op en sluit dat aan. Volgens mij wint die het van alle designs.

Iemand die mee wil denken en wat anders durft te beweren ?

Ik durf het niet alleen, ik doe het ook

Dat meer oppervlak beter werkt, dat blijkt uit mijn simulatie resultaten. Daar moet bij gezegd worden dat er sprake is van een optimum, als ik nog veel meer oppervlak in dat koelblok prop zal op een gegeven moment de efficiëntie weer afnemen.

Aanvulling.

Het is wel grappig dat we van het zo goed mogelijk willen koelen van de cpu, zijn overgegaan naar het zo efficient mogelijk opwarmen van het water.

Zoals ik erboven al heb uitgelegd maakt het niet uit:

- De hoeveelheid warmte die je per seconde in je koelblok pompt bepaalt, samen met de warmtecapaciteit van het koelmiddel en de hoeveelheid koelmiddel die per seconde door het blok stroomt, hoeveel graden je koelmiddel opwarmt.

- Het ontwerp en de afmetingen van je koelblok bepalen hoe efficiënt je koelblok is en dus hoe groot de Delta T moet zijn om al die warmte over te dragen. Groter en/of efficiënter betekent dat een lagere Delta T al volstaat, en dat is wat je wilt bereiken.

[Jack]

Op woensdag 12 juni 2002 10:48 schreef JumpStart het volgende:

[..]
Om, heel algemeel gesteld, warmteoverdracht te verhogen (en ook dit had je kunnen weten als je wèl dit draadje doorgelezen had) moet je een van de volgende dingen doen:

- zorgen voor meer oppervlak
- zorgen voor een groter temperatuursverschil (Delta T)
- zorgen voor een lagere warmteoverdrachtscoëfficient.

Dat laatste ligt vast, dat is afhankelijk van koelmiddel en koelblok materiaal. Koper-water is min of meer gelijk aan zilver-water.

Het tweede punt wil je liever niet veranderen, want een hogere Delta T betekent een hogere core temperatuur.

Dan blijft de eerste optie over...
[..]

op zo'n groot mogelijk oppervlakte te krijgen bij zo'n klein mogelijke inhoud, lijkt me moeilijk. Hier is toch geen optimum...

Volgens mij gaan de verhouding meer alsvolgt:


Dus hoe kleiner de diameter van het waterkanaal (x-as), hoe gunstiger de verhouding opp. - inhoud (y-as)(gunstig als in veel opp. per hoeveel inhoud)

[Interstice]

Is het dan niet zo dat we zo snel mogelijk zoveel mogelijk koud water bij de cpu willen hebben en het daarna zo snel mogelijk weer weg ?

Dat koude water zorgt voor het meeste koeling toch, laat het als het een beetje warmer is maar meteen weer die radiator induiken om af te koelen.
Dan weer koud water naar de cpu en weer weg.

Ik denk daarbij ook even aan on-die waterkoeling, dat schijnt het goed te doen. Geen gedoe een gesloten blokje over de core en laat er direct koel water overheen stromen en als het warm is weer weg.

We moeten dus zorgen dat de warmte van de cpu zo verspreid word dat uiteindelijk alle warmte van de cpu die in dat blokje trekt aan het water overgedragen kan worden. AHAAA leuk dat ik mezelf nu keihard onderuit lul

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 12:16 schreef Siris het volgende:

[..]

op zo'n groot mogelijk oppervlakte te krijgen bij zo'n klein mogelijke inhoud, lijkt me moeilijk. Hier is toch geen optimum...

Volgens mij gaan de verhouding meer alsvolgt:
[afbeelding]

Dus hoe kleiner de diameter van het waterkanaal (x-as), hoe gunstiger de verhouding opp. - inhoud (y-as)(gunstig als in veel opp. per hoeveel inhoud)

Als je alleen kijkt naar oppervlak, dan zou je zo ver kunnen gaan als je wilt. Meer oppervlak = beter.

Wil je echt heel veel oppervlak hebben ? Nou, dan pak je koperpoeder, korrelgrootte 0,5 mm ofzo, daarmee stort je je lege koelblok vol, en dat verhit je een tijdje op 80% van de smelttemperatuur. (Dat heet 'sinteren') Op deze manier gaan de korrels aan elkaar 'plakken' en hou je een open poreuze sponsachtige structuur over waarbij alle korrels aan elkaar gesmolten zijn alleen op de plekken waar ze elkaar raken. Zo kan je meerdere vierkante meters in enkele kubieke centimeters proppen! (Dit is een gevalletje Poedermetallurgie.)

Maar erhhhmmm ... ik denk dat je een hele grote compressor nodig zal hebben om daar een acceptabele hoeveelheid water doorheen te krijgen.

( Minder extreem, met naaldvormige dabitjes, 1 mm diameter, met 0,2 mm tussenruimte bijvoorbeeld, dat is ook al veel meer oppervlakte, maar ook dan is de stromingsweerstand van het koelblok veel te hoog. )

Dus, meer oppervlak per volume ( = beter ) betekent ook meer stromingsweerstand ( = slechter ). Daar moet je dus een afweging maken.

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 12:38 schreef Interstice het volgende:
Is het dan niet zo dat we zo snel mogelijk zoveel mogelijk koud water bij de cpu willen hebben en het daarna zo snel mogelijk weer weg ?

Dat koude water zorgt voor het meeste koeling toch, laat het als het een beetje warmer is maar meteen weer die radiator induiken om af te koelen.
Dan weer koud water naar de cpu en weer weg.
[..]

... totdat je even rekent: 100 watt tegen 180 liter water per uur komt uit op een temperatuursstijging van 0,47 °C. Dus of er nou water van 22,0 °C contact maakt met koper van 30+ °C of water van 22,5 °C, dat maakt maar weinig verschil.

[TMoose]

Voor hoge watmtecapaciteit van je koelmiddel kun je de volgende (al dan niet realistisch toepasbare..) stoffen nemen:


Diethylene glycol (Cp = 244.8 J/Mol*K )
N-Methyl-2-pyrrolidone (307.8)
perfluoheptane (419)
tetraetyleneglycol (428.8)
1-hexadecane (488.9)
Arachidic acid (545.1)

ter vergelijking: water: 75.3

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 13:21 schreef TMoose het volgende:
Voor hoge watmtecapaciteit van je koelmiddel kun je de volgende (al dan niet realistisch toepasbare..) stoffen nemen:


Diethylene glycol (Cp = 244.8 J/Mol*K )
N-Methyl-2-pyrrolidone (307.8)
perfluoheptane (419)
tetraetyleneglycol (428.8)
1-hexadecane (488.9)
Arachidic acid (545.1)

ter vergelijking: water: 75.3

Heb je naast watmtecapaciteit ook nog waardes voor geleidbaarheid en viscositeit?

HOOOO!!!

Dikke vette edit:

Ik zie dat het hier uitgedrukt is als J/Mol*K, ontzettende scheiko die je bent!

Wees eens even de natuurkundige, en druk het uit in Joule per (kilo)gram per Kelvin ajb Of liever nog per liter, omdat je de warmte wil weten die een bepaald volume koelmiddel op kan nemen.

Water heeft namelijk een verdomd hoge warmtecapaciteit per kilo, en een laag molgewicht in vergelijking tot die leuke organische verbindingen met hoog molgewicht.

[Verwijderd]

Op woensdag 12 juni 2002 12:59 schreef JumpStart het volgende:

[..]

Als je alleen kijkt naar oppervlak, dan zou je zo ver kunnen gaan als je wilt. Meer oppervlak = beter.

Wil je echt heel veel oppervlak hebben ? Nou, dan pak je koperpoeder, korrelgrootte 0,5 mm ofzo, daarmee stort je je lege koelblok vol, en dat verhit je een tijdje op 80% van de smelttemperatuur. (Dat heet 'sinteren') Op deze manier gaan de korrels aan elkaar 'plakken' en hou je een open poreuze sponsachtige structuur over waarbij alle korrels aan elkaar gesmolten zijn alleen op de plekken waar ze elkaar raken. Zo kan je meerdere vierkante meters in enkele kubieke centimeters proppen! (Dit is een gevalletje Poedermetallurgie.)

Maar erhhhmmm ... ik denk dat je een hele grote compressor nodig zal hebben om daar een acceptabele hoeveelheid water doorheen te krijgen.

( Minder extreem, met naaldvormige dabitjes, 1 mm diameter, met 0,2 mm tussenruimte bijvoorbeeld, dat is ook al veel meer oppervlakte, maar ook dan is de stromingsweerstand van het koelblok veel te hoog. )

Dus, meer oppervlak per volume ( = beter ) betekent ook meer stromingsweerstand ( = slechter ). Daar moet je dus een afweging maken.

raak opervlak is hier omgekeert evenredig metweerstand
het klink meschien onlogisch als ik beweer dat dit nie waar is

je probleem is verholpen als je het begrip serie door parallel vervangt

[BaRF]

Op woensdag 12 juni 2002 13:21 schreef TMoose het volgende:
[...]

Arachidic acid (545.1)

[...]

Wat is dát? Spinnenzuur?

[Jack]

Op woensdag 12 juni 2002 12:59 schreef JumpStart het volgende:

[..]
Dus, meer oppervlak per volume ( = beter ) betekent ook meer stromingsweerstand ( = slechter ). Daar moet je dus een afweging maken.
[..]

oja, kwas ff vergeten dat met minder brede kanalen meer weerstand ontstaat... domdomdom
maar dat grafiekje bedacht ik zo met deze formule:
(0,5*6*X^2)/X^3 opp. van 3 vlakken van de kubus gedeeld door de inhoud

Is er nu eigenlijk ook een formule voor de weerstand? dan kun je eens het optimum uitrekenen
dat vind ik wel interessant...

edit:
typo

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 16:13 schreef moe2 het volgende:

[..]

raak opervlak is hier omgekeert evenredig metweerstand
het klink meschien onlogisch als ik beweer dat dit nie waar is

je probleem is verholpen als je het begrip serie door parallel vervangt

Laten we de technische details maar achterwege. Een leeg blok heeft weinig contact oppervlak en weinig stromingsweerstand. Een poreus blok heeft een gigantisch contact oppervlak en ook een enorme stromingsweerstand. Je moet hoe dan ook ongeveer ertussenin gaan zitten.

[Verwijderd]

t

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 18:22 schreef moe2 het volgende:
weel weerstand serie

code:

.   _   _   _   _   _
.    l_l l_l l_l l_l

weinig weerstand (parallel)

code:

.    _______________
.   l_l_l_l_l_l_l____

de parallel heeft zelfs nog meer raak oppervlak dan de serie

Ja, en hoeveel lager is de vloeistofsnelheid bij de paralelle versie ? Deel de instroomsnelheid maar door het aantal kanalen.

Een lagere doorstroomsnelheid betekent inderdaad minder weerstand, dat is op zich wel wenselijk. Maar een lagere vloeistofsnelheid zorgt ook voor een lagere warmteoverdracht van koper naar water, en dat is weer minder gunstig.

[BaRF]

Op woensdag 12 juni 2002 18:22 schreef moe2 het volgende:
t

* BaRF

Jumpstart, Als je een hele hoge doorvoersnelheid met iets meer weerstand zou hebben, zou dit dan niet een beter resultaat geven dan een lage doorvoersnelheid met minder weerstand?

[JumpStart]

Op woensdag 12 juni 2002 21:36 schreef BaRF het volgende:

[..]

* JumpStart

Jumpstart, Als je een hele hoge doorvoersnelheid met iets meer weerstand zou hebben, zou dit dan niet een beter resultaat geven dan een lage doorvoersnelheid met minder weerstand?

Erhhhh, dat hangt van de rest van je systeem af, en dat ga ik niet simuleren. In praktijk is het zo dat de pomp die je gebruikt een bepaalde druk vs debiet curve heeft, en daar zit je aan vast. Koelblok, slangen, radiator en mogelijk nog andere koelblokken voor chipset e.d. bepalen de totale weerstand die de pomp moet overwinnen, en dus hoeveel water erdoorheen stroomt.

Bij het ontwerpen van een blok leg je dus alleen stromingsweerstand vast, debiet hangt af van de weerstand van de rest, en de pomp die erbij komt.