مطالعه عددی انتقال حرارت در جریان دوفازی قطره ای در میکروکانال با هندسه تمرکز جریان

در این پژوهش، جریان دوفازی آب - روغن در یک میکروکانال دو بعدی با هندسه تمرکز جریان، تحت شار حرارتی ثابت یکنواخت، به صورت عددی بررسی شده است. هدف اصلی، تحلیل فرآیند تشکیل قطره و ارزیابی رفتار انتقال حرارت در حضور جریان قطره ای می باشد. شبیه سازی ها با استفاده از روش حجم سیال و در شرایط جریان آرام انجام شده و فصل مشترک دو فاز به دقت ردیابی شده است. فاز پیوسته از ورودی های بالا و پایین و فاز گسسته از ورودی روبه رو وارد کانال می شود. نتایج برای سه نسبت دبی مختلف و در عدد کاپیلاری ثابت ارائه شده اند. بررسی تغییرات عدد ناسلت نشان می دهد که انتقال حرارت در ناحیه ورودی بیشینه بوده و با پیشروی جریان به حالت شبه پایا می رسد. عبور متناوب قطرات موجب ایجاد نوسانات موضعی در عدد ناسلت می شود. همچنین مشخص گردید که با کاهش نسبت دبی ها، تعداد قطرات افزایش یافته و در نتیجه میزان انتقال حرارت بهبود می یابد به طوری که بیشترین افزایش عدد ناسلت، برابر با ۳/۱۵ درصد (نسبت به حالت تک فاز) در نسبت دبی ۵/۷ مشاهده شده است. این نتایج بیانگر نقش موثر دینامیک قطرات در بهبود انتقال حرارت در میکروکانال های با هندسه تمرکز جریان می باشد.

کلیدواژه ها:

میکروکانال ، بهبود انتقال حرارت ، تشکیل قطره ، سیستم چندفازی ، هندسه جریان متمرکز