شبیه سازی عددی انتقال گرما در میکروکانال ها با در نظر گرفتن اثرات زبری سطح و تلفات ویسکوزیته

در این تحقیق با استفاده از بسط اختلالات و توسعه معادلات حاکم بر دینامیک سیال به وسیله این بسط، اثر اتلاف ویسکوزیته در جریان لغزشی در میکروکانال ها بررسی شده است. در کار حاضر جریان در حال توسعه هیدوردینامیکی و حرارتی در محدوده جریان آرام، به صورت دوبعدی، تراکم ناپذیر و پایدار و در محدوده جریان لغزشی در نظر گرفته شده است. معادلات ناویراستوکس و انرژی با شرایط مرزی مرتبه دو لغزش سرعت و پرش دما، حل شده است. با استفاده از بسط اختلالات، میدان سرعت، فشار و دما بدست می آید. الگوریتم مورد استفاده برای روش عددی، روش سیمپل است. مسئله در دو حالت شار حرارتی ثابت و دمای دیواره ثابت حل شده است. سیال در نظر گرفته شده، هوا و بین دو صفحه موازی در جریان است. از اثرات خزش گرمای نیز صرف شده است. در این مقاله اثر عدد بریکمن بر کاهش و افزایش عدد ناسلت در دو حالت دما ثابت و شار ثابت به خوبی مشاهده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که اثر اتلاف ویسکوزیته وابسته به شرایط مرزی است. در حالت شرط مرزی با شار حرارتی ثابت، در اعداد بریکمن مثبت باعث کاهش عدد ناسلت و در اعداد بریکمن منفی باعث افزایش ناسلت می شود. در هر دو حالت افزایش نودسن باعث کاهش عدد ناسلت می شود. با افزایش نودسن اثر غالب، اثرات رقت است. در حالت شرط مرزی با دیواره دما ثابت اثر اتلاف ویسکوز در حالت توسعه یافته مستقل از مقدار آن است. تغییرات عدد ناسلت وابسته به تغییرات عدد نودسن است. با افزایش عدد نودسن مقدار عدد ناسلت کاهش می یابد. همچنین با استفاده از بسط اختلالات، اثر زبری در میکروکانال ها بررسی شده است. زبری در نظر گرفته شده به صورت مستطیلی است. با استفاده از بسط اختلالات میدان سرعت، فشار و دما بدست آمده است. در حالت کانال زبر مسئله با شرط مرزی دمای دیواره ثابت حل شده است. سیال در نظر گرفته شده، هوا و بین دو صحفه موازی در جریان است. در حالت کانال زبر از اثرات خزش گرمای و اتلاف ویسکوز صرف شده است. همچنین به بررسی اثر زبری بر روی پروفیل جریان، عدد پواسل و انتقال حرارت در میکروکانال ها پرداخته شده است. نتایج نشان دهنده تغییر پروفیل سرعت و افزایش عدد پواسل با افزایش عدد رینولدز در میکروکانال زبر هستند. با افزایش عدد نودسن عدد پواسل کاهش پیدا می کند. همچنین زبری باعث تغییر ناسلت موضعی می شود. ناسلت میانگین نیز با افزایش ارتفاع زبری و کاهش فواصل زبری نیز افزایش پیدا می کند. همچنین افزایش عدد رینولدز، باعث افزایش عدد ناسلت می شود. نتایج بدست آمده نشان داد روش اختلالات قادر به پیشبینی رفتار جریان و انتقال حرارت در کانال زبر است.