Refroidissement de composant électronique par immersion avec injections de bulles d'air.

Ce travail s'inscrit dans le contexte du refroidissement des équipements électroniques, où les CPUs et GPUs (processeurs et cartes graphiques) peuvent avoir des densités de puissances thermiques très élevées (~90 W/cm2). Les solutions classiques, comme le refroidissement par air, deviennent limitées, tandis que les approches diphasiques, bien que performantes, restent complexes à maîtriser et posent des enjeux environnementaux. Une alternative étudiée ici est le refroidissement par immersion dans un fluide diélectrique sans changement de phase, avec injection de bulles d'air. L'objectif est d'intensifier les transferts thermiques en exploitant l'agitation du fluide induite par les bulles, sans recourir au changement de phase. La littérature montre que la dynamique des bulles dépend fortement de leur taille, des propriétés du fluide et des interactions entre bulles, avec des trajectoires pouvant être rectilignes ou oscillantes. Des études ont également mis en évidence que l'injection de bulles peut améliorer les transferts thermiques, notamment lorsque leur fraction volumique augmente, ou lorsque leur distribution est non homogène. Toutefois, peu de travaux s'intéressent aux transferts thermiques dans des écoulements à bulles en géométrie confinée, en particulier au sein de radiateurs à ailettes, et les mécanismes restent encore très peu étudiées. Dans ce contexte, ce travail vise à mieux caractériser les écoulements diphasiques à bulles afin de préparer l'étude des transferts thermiques. L'approche adoptée consiste à se concentrer dans un premier temps sur l'hydrodynamique. Pour ce, un dispositif expérimental transparent a été développé pour observer la dynamique des bulles. Une première étape porte sur l'étude d'une bulle isolée dans un liquide (EC-110) au repos. Cette configuration permet de valider les modèles théoriques et numériques de type VOF mis en place. Par ailleurs, afin de mieux traiter le cas des trains de bulles, un algorithme de reconnaissance automatique basé sur le traitement d'images a également été mis en place. Il permet d'extraire des grandeurs clés comme la position, la taille et la vitesse des bulles. Les premiers résultats montrent une bonne cohérence entre approches expérimentale, numérique et analytique, notamment sur la vitesse de montée. Les perspectives concernent l'étude de configurations plus complexes, incluant les interactions entre bulles, les effets du confinement et, à terme, le couplage avec les transferts thermiques dans des géométries représentatives de systèmes de refroidissement.

Work In Progress