مطالعه سه بعدی آثار دو آرایش ورودی/خروجی جریان و استفاده از نانوسیال بر عملکرد یک چاه گرمایی با میکروکانال های مثلثی

در این تحقیق عددی جریان آرام نانوسیال، انتقال حرارت و سایر مشخصه های عملکردی یک چاه گرمایی، شامل هفت میکروکانال با مقطع مثلث متساوی الساقین، با لحاظ نمودن هدایت در قسمت های جامد به صورت سهبعدی بررسی شده است. دو آرایش ورود و خروج افقی (آرایش I) و ورود و خروج عمودی (آرایش U) در نظر گرفته شده اند و شبیه سازی ها برای شار حرارتی ثابت ۱۲۵ کیلووات بر مترمربع ورودی به کف چاه حرارتی انجام شده اند. در مطالعات پیشین مربوط به اثر آرایش ورود و خروج از جریان آب در میکروکانال های مستطیلی استفاده شده است، ولی در این تحقیق از جریان نانوسیال آب-اکسید مس با کسر حجمی های از صفر تا ۴ درصد در میکروکانال مثلثی استفاده شده است. همچنین خواص ترموفیزیکی نانوسیال با دما متغیر لحاظ شده اند و اثر حرکت براونی نانوذرات لحاظ و اهمیت استفاده از نانوسیال و در نظرگرفتن حرکت براونی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد برای هر دو آرایش با افزایش افت فشار عملکرد چاه گرمایی از نظر انتقال حرارت، مقاومت حرارتی و توزیع یکنواخت دما در کف چاه گرمایی بهبود می یابد. همچنین برای هر دو آرایش، افزایش کسر حجمی تا ۲ درصد منجر به بهبود عملکرد حرارتی می شود، اما افزایش بیشتر آن منجر به افزایش مقاومت حرارتی و غیریکنواختی بیشتر دما در کف چاه گرمایی و ثابت ماندن ناسلت می شود. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات پیشین در خصوص نقش آرایش ورود و خروج نشان می دهد که عملکرد حرارتی علاوه بر آرایش ورود و خروج به شکل و هندسه میکروکانال ها وابسته است و برای چاه گرمایی این تحقیق عملکرد آرایش I بهتر از آرایش U است.

کلیدواژه ها:

Heat sink ، Triangular microchannel ، nanofluid ، Brownian motion ، Variable properties ، Horizontal and vertical inlet/outlet ، چاه گرمایی ، میکروکانال مثلثی ، نانوسیال ، حرکت براونی ، خواص متغیر ، ورود و خروج افقی و عمودی