بررسی عددی عبور جریان با رینولدز پایین در میکرو حفره ها با استفاده از روش تفاضلمحدود

در جهان امروز افزایش روز افزون مصرف انرژی به یکی از دغدغه های پژوهشگران تبدیل شده است. به همین دلیل استفاده بهینه و مناسب از انرژی به عنوان یکی از راهکارهای مقابله با این مشکل می باشد. یکی از فرآیندهای مهم در صنایع مختلف، خنک کاری است. خنک کاری در ابعاد میکرو از چالش برانگیزترین مباحث علمی رایج است. بااستفاده از میکروکانال ها ابعاد قطعه خنک کن کاهش می یابد و در نتیجه با اندازه و وزن کمتر می توان به هدف مورد نظر رسید. بر این اساس طراحی میکروکانال مناسب و بررسی میدان جریانی آن اهمیت خاصی دارد. راه های مختلفی برای افزایش میزان انتقال حرارت و در نتیجه افزایش بازده میکروکانال وجود دارد که به شرح زیر است: 1) افزایش سطح انتقال 2) افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی 3) تغییر جنس میکروکانال (ضریب هدایت حرارتی). مهندسان راه های مختلفی را برای حل کردن این موضوع ارایه کرده اند که یکی بهترین و کارآمدترین روش ها افزایش انتقال حرارت ایجاد شیار در دیواره میکروکانال است که علاوه بر افزایش سطح انتقال حرارت و آشفته کردن جریانکه بر ضریب انتقال حرارت تاثیر می گذارد و در نتیجه این عوامل میزان انتقال حرارت در میکروکانال ها را به صورت چشم گیری افزایش می دهد. در این بررسی تاثیر نسبت های ابعادی مختلف بر میزان آشفتگی جریان با رینولدزهای مختلف در رژیم آرام، بررسی شده است. در این مطالعه برای بررسی میدان جریان، معادلات ناویراستوکس دو بعدی و تراکم ناپذیر استفاده شده است. این معادلات به صورت ضمنی و به روش هایی مانند ریچاردسون، گوس- سایدل یا Overrelaxation حل می شوند که در این کار از رایج ترین روش تکرار که گوس- سایدل است، برای حل معادلات استفاده شده است .نتایج نشان می دهند که در رینولدزهای بالاتر گردابه های بیشتری در حفره ایجاد می شود که در نتیجه آن ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد

کلیدواژه ها:

میکروکانال ، حفره ، ناویراستوکس ، گوس-سایدل ، انتقال حرارت