بررسی عددی بهبود خنک کاری سطح داغ با استفاده از جت برخوردکننده نوسانی و نانوسیال

خنک کاری سطوح داغ در کاربردهایی نظیر تجهیزات الکترونیکی و سامانه های انتقال حرارت پیشرفته، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، عملکرد خنک کاری یک سطح داغ شار حرارتی ثابت با استفاده از جت برخوردکننده ثابت و جت های نوسانی تولیدشده توسط سه هندسه مختلف نوسان ساز سیال مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. همچنین، اثر افزودن نانوسیال Al₂O₃ بر بهبود انتقال حرارت در تمامی پیکربندی ها تحلیل شده است. شبیه سازی عددی به صورت ناگذرا و دو بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت و مدل آشفتگی k–ω SST انجام شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از نوسان ساز سیال، به واسطه ایجاد جریان ناپایا، افزایش اختلاط و تضعیف لایه مرزی حرارتی، می تواند منجر به بهبود قابل توجه عدد ناسلت نسبت به جت ثابت شود. در میان نوسان سازهای بررسی شده، نوسان ساز نوع اول با حفظ مومنتوم جت خروجی و نوسان موثر، بهترین عملکرد حرارتی را ارائه داده و مقدار عدد ناسلت میانگین آن حدود ۹.۳٪ بیشتر از جت ثابت گزارش شده است، در حالی که نوسان ساز نوع دوم به دلیل افت شدید مومنتوم، ضعیف ترین عملکرد را داشته است. افزون بر این، استفاده از نانوسیال Al₂O₃ در تمامی پیکربندی ها باعث کاهش دمای سطح داغ شده که این بهبود ناشی از افزایش رسانندگی حرارتی موثر سیال و تقویت انتقال انرژی در جریان های نوسانی و آشفته است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که ترکیب نوسان ساز سیال با نانوسیال، راهکاری کارآمد برای ارتقای خنک کاری سطوح داغ محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

خنک کاری بوسیله جت برخورد کننده ، نوسان ساز سیال ، شبیه سازی عددی جریان آشفته ، نانوسیال