بررسی عددی پارامترهای هیدرودینامیکی و انتقال حرارت نانوسیالات در داخل چاه های گرمایی میکروکانال به وسیله آنالیز cfd

با رشد تکنولوژی کوچک سازی وسایل الکترونیکی و کاهش اندازه?ی آن?ها در دهه?های اخیر، میزان بار حرارتی تولیدی در این وسایل بسیار افزایش یافته?است که سبب آسیب زدن به این وسایل می?شود. بنابراین تلاش برای حذف هر چه بیشتر این گرما، به یکی از مهم?ترین دغدغه?های عصر حاضر تبدیل شده??است. یکی از مناسب?ترین سیستم?هایی که برای حذف گرمای اضافی تولید شده در طی چند دهه اخیر گسترش یافته?است، سیستم چاه گرمایی میکروکانالی می باشد. این سیستم?ها شامل مجموعه?ای از میکروکانال?ها است که در آرایه ای موازی قرار گرفته?اندو نیز سیالی است که به عنوان خنک کننده از داخل این میکروکانال?ها جریان یافته و حرارت تولید شده در قطعه الکترونیکی را با خود حمل می کند. هندسه میکروکانال?ها و نیز نوع سیال عامل، دو فاکتور مهم هستند که بر روی عملکرد حرارتی سیستم?های چاه گرمایی تأثیر می?گذارند. از این رو مطالعات صورت گرفته بر روی این سیستم?های حذف گرما، بر روی این دوعامل معطوف هستند تا اینکه با بهبود شرایط هریک، عملکرد حرارتی سیستم هر چه بیشتر افزایش یابد. کار حاضر ،یک بررسی عددی است که با استفاده از cfd انجام شده?است و به مطالعه پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان آب و نانوسیالات آلومینا-آب می?پردازد. شبیه سازی انجام شده بر روی جریان آرام آب و نانوسیالات %1 و %2 حجمی آب/آلومینا در داخل میکروکانالی مستقیم می باشد. دیواره?های کانال تحت شار حرارتی ثابت بوده و توان کل سیستم 100وات می?باشد. مطالعه صورت گرفته به دوبخش تقسیم شده است. در بخش اول شبیه سازی آب و نانوسیالات به روش یک فازی ودوفازی مخلوط در داخل میکروکانال مستقیم انجام شده?است و نتایج بدست آمده با داده?های تجربی موجود در منابع کتابخانه ای مقایسه شده است. نتیجه مقایسه?ها نشان داد که هردو شبیه سازی قادرند پارامترهای هیدرودینامیکی را تقریباً به طور یکسان و با دقت خوبی پیش?بینی نمایند. در رابطه با پارامترهای حرارتی نظیر ضریب انتقال حرارت باید گفت که روش دوفازی دقیق‎تر می‎باشد و تطابق بیشتری با داده?های تجربی داشت به طوری?که متوسط خطای حاصل از شبیه سازی دوفازی برای نانوسیال %1 و %2 به ترتیب %39/11 و % 2بود. در بخش دوم، به منظور بهره گیری از اثر پره?ها در افزایش انتقال حرارت، در داخل میکروکانال مستقیم، دندانه?هایی به عنوان پره در مسیر جریان قرار داده شد. با بررسی عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و نیز فاکتور بهبود حرارتی، تأثیر حضور این دندانه?ها بر روی عملکرد میکروکانال و نیز عملکرد سیال عامل مورد بررسی قرار گرفت . همچنین، اثر اندازه وتعداد دندانه‎ها نیز بررسی شد ودر نتیجه آن، کانال دارای 5دندانه با نسبت ظاهری 857/2 دارای بهترین عملکرد حرارتی بود.