Machine learning-based thermal performance study of microchannel heat sink under non-uniform heat load conditions

散热片 材料科学 微通道 热的 热负荷 机械工程 机械 工程类 热力学 纳米技术 物理
作者
Mathiyazhagan Shanmugam,Lakshmi Sirisha Maganti
出处
期刊:Applied Thermal Engineering [Elsevier]
卷期号:253: 123769-123769 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2024.123769
摘要

The parallel microchannel heat sink stands as a pivotal solution in managing high heat flux electronics due to its efficient heat transfer characteristics and ease of manufacturing. While numerous studies have explored the thermal performance and flow characteristics of microchannel heat sinks, most have focused on uniform heat loads or relied heavily on numerical methods. This study presents an experimental system tailored to generate data for analyzing the thermal performance of microchannel heat sinks under various conditions. Leveraging this dataset, four distinct machine learning models Artificial Neural Network (ANN), XGBoost, LightGBM, and K-nearest neighbor (KNN) were trained using 22 input features, totalling 560 data points categorised into geometry parameters, heating patterns, and boundary conditions details. The models were tasked with predicting six response variables: the average base temperature of the heat sink, temperature change (ΔT), hotspot temperature, heat transfer coefficient (h), Nusselt number (Nu), and thermal resistance (Rth). Among the four machine learning models, XGBoost exhibited a good predictive accuracy of an average R2 value of 0.98 and MAE values of 2.1 across all responses. Furthermore, the study delved into the impact of varying input features on prediction accuracy, revealing a consistent enhancement in accuracy with the inclusion of more features across all models.
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