شبیه‌سازی تأثیر الگوی هندسی میکروکانال میکروپین‌فین دار بر جریان و انتقال حرارت به منظور خنک‌کاری الکترونیکی
کد مقاله : 1069-ISME
نویسندگان:
امیر رضازاد باری1، محمد ضابطیان طرقی *2، محمد مهدی هیهات2
1دانشجو
2گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده مقاله:
در چاه‌های حرارتی میکروکانالی، شکل هندسی میکروپین فین‌ها، می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر کارایی حرارتی و هیدرودینامیکی آن‌ها داشته باشد. در این تحقیق، با استفاده از شبیه‌سازی عددی به کمک نرم افزار فلوئنت و با استفاده از روش حجم محدود ، معادلات سه‌بعدی حاکم بر مسأله، برای ارزیابی تأثیر شکل هندسی میکروپین‌فین‌ها بر کارایی هیدرولیکی و گرمایی میکروکانال حل شده است. اعتبارسنجی روش شبیه‌سازی، با حل مسأله نمونه برای میکروکانال میکروپین‌فین دار و مقایسه آن با داده‌های عددی معتبر انجام شده است. از شرایط بررسی مساله می‌توان به محدوده عدد رینولدز بین 300 تا 900 و همچنین شار حرارتی اعمالی ثابت 50 اشاره کرد. کارایی هندسه‌های میکروپین‌فین دار شش ضلعی و بیضوی، با استفاده از ارائه نمودار عدد ناسلت متوسط و ضریب اصطکاک و مقایسه آن‌ها با میکروکانال مستقیم (بدون میکروپین‌فین)‌، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با استفاده از الگوی میکروپین‌فین می‌توان به ناسلت‌ متوسط بالای 40 در رینولدز‌های بالا دست یافت که در جای خود قابل توجه است. به عنوان مثال، میزان افزایش عدد ناسلت متوسط در رینولدز ثابت 900، برای هندسه‌های میکروپین‌فین دار شش ضلعی و بیضوی نسبت به میکروکانال مستقیم، به ترتیب به میزان 253.71% و 242.15% بیشتر بوده است. نگاه داشتن رژیم جریان در حال توسعه، رشد دوره‌ای لایه‌های مرزی، افزایش مساحت خیس شده، ایجاد موانع حرکتی سر راه سیال، افزایش اختلاط سیال و افزایش انتقال حرارت جابجایی بین دیواره و سیال از جمله عواملی هستند که عملکرد بهتر میکروکانال‌های میکروپین‌فین دار را در خنک‌کاری، توجیه می‌کنند.
کلیدواژه ها:
خنک‌کاری الکترونیکی، چاه‌‌حرارتی میکروکانالی، میکرو‌پین فین، انتقال حرارت، معیار ارزیابی عملکرد
وضعیت : مقاله برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است