Refroidissement par mousses métalliques

Contexte

Les mousses métalliques sont des structures alvéolaires – ou cellulaires, en métal et caractérisées par un important taux de vide (jusqu’à 95%). Leur structure particulière leur permet de conserver certaines propriétés mécaniques, tout en affichant une densité apparente réduite. Elles trouvent ainsi des applications dans l’automobile ou le militaire, pour leur capacité à absorber des chocs, ainsi que dans les énergies (stockage par chaleur latente avec matériau à changement de phase). Les mousses métalliques sont aussi utilisées comme échangeurs thermiques, celles-ci présentant un rapport surface d’échange / volume très important.

Objectif

Dans le cas présent, ces mousses métalliques sont destinées au secteur de l’électronique : la course à la miniaturisation des composants nécessite de concentrer la densité volumique d’énergie à dissiper pour le refroidissement.

Il s’avère que dans ce domaine, les mousses métalliques se présentent comme une alternative plus efficace aux conventionnels radiateurs métalliques à ailettes. L’objectif est donc ici de caractériser le coefficient d’échange thermique équivalent de la structure alvéolaire et de comparer ses performances à celles des radiateurs à ailettes.

Simulation et résultats

Nous modélisons la convection naturelle, ou forcée au sein d’une mousse métallique pour évaluer son coefficient d’échange convectif équivalent et donc la capacité de refroidissement. Avec cette donnée, il est possible de comparer les performances de la mousse métallique avec celles d’un autre type de dissipateur thermique, mais aussi d’identifier les axes d’amélioration et les limitations de ce type d’échangeur.