بررسی جریان لغزشی و پرش دمایی در میکروکانال هایی با مقاطع مختلف
Abstract
در کار حاضر جریان لغزشی و انتقال حرارت سیال رقیق شده به همراه پرش دمایی در میکروکانال های مستطیلی، ذوزنقه ای، بیضوی و دایره ای مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل معادلات ناویر استوکس و انرژی از روش حجم کنترل استفاده شده و شروط لغزش و پرش دمایی بر روی دیواره اعمال گردیده است. جریان برای اعداد نودسون کوچکتر از 1/0 حل شده و تاثیرات عدد رینولدز در محدوده 1/0 تا 1 و نسبت ارتفاع به عرض کانال(در میکروکانال های مستطیلی و ذوزنقه ای) و یا نسبت اقطار(در میکروکانال بیضوی) در محدوده 2/0 تا 1 بر روی پروفیل سرعت، میدان فشار، میدان دما و همچنین بر روی پارامترهای کلیدی جریان مانند طول ورودی هیدرودینامیکی و حرارتی، ضریب اصطکاک، عدد ناسلت، عملکرد میکروکانال و مقاومت حرارتی میکروکانال مورد تحقیق قرار گرفته است و تفاوت کمی هر یک از این پارامترها در مقاطع مختلف ارائه شده است. در کلیه میکروکانال ها در ناحیه ورودی، بروز پدیده لغزش و رقیق شدن سیال باعث افت شدید ضریب اصطکاک و عدد ناسلت نسبت به شرایط عدم لغزش و عدم پرش دمایی شده است. در دهانه ورودی مقدار f.re و عدد ناسلت برای تمامی میکروکانال ها مقدار محدودی بوده که این مقدار به هندسه و عدد رینولدز وابسته نمی باشد زیرا در دهانه ورودی سیال در حال ورود به کانال بوده و هنوز درک درستی از هندسه و عدد رینولدز ندارد . همچنین در این منطقه در شرایط عدم لغزش وجود گرادیان فشار بالا در کنار دیواره باعث می شود که بیشینه سرعت سیال در کنار دیواره ها رخ دهد و با افزایش عدد نودسن و کاهش گرادیان فشار، مقدار سرعت کنار دیواره کاهش می یابد. با حرکت در طول کانال و نزدیک شدن به منطقه توسعه یافته به علت کاهش گرادیان فشار در مقطع میکروکانال بیشینه سرعت در میانه کانال اتفاق می افتد. پرش دمایی بر روی دیواره ها باعث کاهش نرخ انتقال حرارت شده و بنابراین دمای سیال نسبت به شرایط عدم لغزش وعدم پرش کمتر می باشد. بهترین عملکرد در بین مقاطع مورد بحث مربوط به مقطع بیضوی می باشد که در رینولدز 3/0، نودسن 1/0 و نسبت اقطار یک سوم بالاترین نرخ انتقال حرارت را در ازای کمترین افت فشار داراست.