مطالعه ی عددی تاثیر شکل سازه بر جریان سیال و انتقال حرارت درمیکروکانال های خنک کننده

میکروکانالها یک مبحث مورد علاقه در مبدلهای گرمایی فشرده، میکروتراشه ها، میکرو راکتورها و سیستم های الکترونیکی درمقیاس بسیار بزرگ هستند که عملکرد حرارتی بسیار بالا برای آنها مورد انتظار است. میتوان گفت این تجهیزات الکترونیکی مترادف با موارد کاربردی زندگی نوین امروزی نظیر وسایل الکترونیکی و کامپیوترها هستند. اتلاف حرارتی برای عملکرد صحیح این ابزار یک مورد ضروری است درحالیکه میکروکانالها به واسطه ی قطرهای هیدرولیکی کوچکشان، ضرایب انتقال حرارت بسیار بالایی را فراهم میکنند. در این پایاننامه به بررسی جریان سیال و حرارت در میکروکانالها پرداخته میشود. یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی که با استفاده از نرم افزار آنسیس فلوینت - 1 انجام شده که به بررسی جریان سیال مزدوج و پدیده انتقال حرارت در یک میکروکانال مستطیل شکل سیلیکونی میپردازد. این کار بر روی جریان آرام با رینولدز کمتر از 200 در یک میکروکانال مستطیل شکل با قطر هیدرولیکی 86 میکرومتر بهصورت تک فاز انجام شده است. تاثیر خواص ترموفیزیکی سیال بر روی جریان و انتقال حرارت با استفاده از ارزیابی خواص ترموفیزیکی در دمای حجم مرجع صورت گرفته است. شبیه سازی انتقال حرارت بهصورت جابجایی برای انواع اشکال هندسی نظیر مستطیل، مثلث، دایره، ذوزنقه و مربع با استفاده از این مدل انجام شده است. آب در دمای 293 درجه کلوین به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش تعداد کانالها باعث افزایش هر دو عامل یعنی تاثیرگذاری و افت فشار میشود. همچنین کانال با مقطع هندسی دایروی بهترین عملکرد )به لحاظ حرارتی و هیدرولیکی( را در میان اشکال هندسی متفاوت داشته است.

کلیدواژه ها:

میکروکانال ، چاه حرارتی ، انتقال جرم و حرارت ، شبیه سازی