اثر افزودن میکرولوله بر رفتار حرارتی و هیدرودینامیکی میکروکانال چاه گرمایی برای جریان نانوسیال

در پژوهش حاضر، در یک چاه حرارتی از دو هندسه ی میکرولوله و میکروکانال به صورت همزمان استفاده شده است و هدف، بهبود عملکرد میکروچاه حرارتی در خنک کاری پردازنده های دیجیتال است. همچنین از نانوسیال نقره-(آب- اتیلن گیلیکول ۵۰%) استفاده شده است. به منظور حل معادلات موجود از نرم افزار انسیس- فلوئنت استفاده شده است. برای حل معادله مومنتوم از روش UPWIND مرتبه دوم و جهت کوپل میدان سرعت و فشار، روش سیمپل با شبکه فشار جابجا شده به کار رفته است. نتایج بدست آمده بیان می کند که با افزایش رینولدز جریان به دلیل بالا بودن دبی، دمای جریان سیال در طول میکروچاه حرارتی تغییر کمتری دارد. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات و بهبود عمکرد انتقال حرارت، دمای سطح پردازنده کاهش قابل توجهی می یابد. به طوریکه در رینولدز ۷۰۰ و کسر حجمی ۵/۰% میانگین دمای خروجی از سیستم برابر۱/۳۱۶ درجه کلوین است و در کسر حجمی ۱%، برابر ۰۳/۳۱۹ درجه کلوین است. همچنین افزودن میکرولوله موجب افزایش قابل توجهی در ضریب حرارتی کلی سیستم می شود به طور مثال ضریب انتقال حرارت برای جریان سیال پایه در رینولدز ۳۰۰، برای سیستم دارای میکرولوله تقریبا ۴/۵۸% بیشتر از حالت بدون میکرو لوله است. و برای رینولدزهای ۷۰۰ و ۱۵۰۰ این افزایش به ترتیب برابر ۳/۶۳% و ۹/۵۰% است. این امر بیانگر آن است که وجود میکرولوله باعث ارتقای عملکرد چاه حرارتی و بهبود دسترسی انتقال حرارت در قسمت های مختلف تجهیز به جریان سیال خنک کننده و کاهش مقاومت حرارتی نقاط دور دست پردازنده شده است و در نهایت، میزان گرمای بیشتری از سطح پردازنده جذب می شود.

کلیدواژه ها:

میکروکانال چاه حرارتی ، میکرولوله چاه حرارتی ، مدلسازی عددی ، نانوسیال