بررسی عددی انتقال حرارت نانوسیال در یک میکروچاه حرارتی دولایه با استفاده از روش مخلوط دو فاز

در این پایان نامه، انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام نانوسیال در یک میکروچاه حرارتی دولایه به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدل سازی انتقال حرارت نانوسیال در میکروچاه حرارتی دولایه، از روش عددی مخلوط دوفاز استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی و معادله ی کسر حجمی برای جریان پایا، غیرقابل تراکم و سه بعدی، با استفاده از نرم افزار فلوئنت نسخه ی 6.3.26 حل شده اند. اثر حرکت براونی نانوذرات در رابطه ی ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال لحاظ شده است که تابعی از دما می باشد. شبیه سازی عددی در محدوده ی کسر حجمی نانوذرات بین صفر تا 0/05، قطر نانوذرات بین 80 تا 200 نانومتر و همچنین اعداد رینولدز بین 150 تا 1200 انجام شده است. تاثیر نوع نانوذرات و سیال پایه نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از روش دوفاز با نتایج تجربی و نتایج روش تک فازی موجود مقایسه شده اند. نتیجه ی به دست آمده از روش مخلوط دوفاز با نمونه ی تجربی حداکثر 7/8% اختلاف دارد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش کسر حجمی نانوذرات و همچنین عدد رینولدز جریان، عدد نوسلت افزایش می یابد. به گونه ای که برای نانوسیال آلومینا- آب در کسرهای حجمی 1%، 2%، 3% و 5% عدد نوسلت متوسط نسبت به آب خالص به ترتیب 3/98%، 7/83%، 11/06% و 20/46% افزایش می یابد. همچنین افزایش قطر نانوذرات، افت فشار را به صورت بسیار جزئی افزایش داده و عدد نوسلت را کاهش می دهد. به طور مثال در عدد رینولدز 500 و کسر حجمی 0/05 نانوذرات آلومینا با قطرهای 80 و 100 نانومتر عدد نوسلت متوسط را نسبت به آب خالص به ترتیب 20/32% و 20/21% افزایش می دهند. علاوه بر این در محدوده ی کسر حجمی بین 0/01 تا 0/03 بیشترین عدد نوسلت متوسط مربوط به نانوسیال مس- آب در کسر حجمی 0/03 با 29/41% و کمترین آن مربوط به نانوسیال آلومینا- اتیلن-گلیکول در کسر حجمی 0/01 با 2/87% افزایش نسبت به آب خالص می باشد.