شبیه سازی هیدرودینامیکی جریان در میکروکانال های مستقیم و موجدار

در این پژوهش، رفتار هیدرودینامیکی جریان در مینی کانال های مستقیم و موجدار سینوسی با استفاده از شبیه سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، مقایسه افت فشار و ضریب اصطکاک در دو هندسه مختلف و ارزیابی عملکرد کلی سیستم با استفاده از شاخص ارزیابی عملکرد می باشد. شبیه سازی ها در نرم افزار انسیس فلوئنت و برای جریان آرام در محدوده اعداد رینولدز ۲۸۶ تا ۷۵۰ انجام شده است. سیال عامل شامل آب خالص و نانوسیال آلومینا-آب با غلظت حجمی ۳/۰ درصد بوده و شرایط مرزی شامل شار حرارتی ثابت ۳۵ کیلووات بر متر مربع بر دیواره تحتانی، دمای ورودی ۲۹۸ کلوین و فشار خروجی اتمسفریک می باشد. نتایج نشان می دهد که کانال موجدار نسبت به کانال مستقیم، عدد ناسلت را حدود ۲۵ درصد افزایش می دهد، اما در مقابل افت فشار را حدود ۴ برابر بیشتر می کند. با این حال، شاخص ارزیابی عملکرد برای کانال موجدار در تمام اعداد رینولدز بزرگتر از یک محاسبه شده است که بیانگر برتری عملکرد کلی این هندسه می باشد. همچنین مشخص شد که استفاده از نانوسیال در کانال مستقیم بهبود قابل توجهی ایجاد نمی کند، اما در ترکیب با کانال موجدار منجر به افزایش شاخص ارزیابی عملکرد می گردد. قطر هیدرولیک بهینه در این مطالعه حدود ۷۱/۱ میلی متر به دست آمد. نتایج این پژوهش می تواند در طراحی سامانه های خنک کاری هوشمند با مصرف انرژی بهینه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

میکروکانال موجدار ، افت فشار ، شبیه سازی عددی ، نانوسیال آلومینا ، عدد ناسلت ، ضریب اصطکاک