شبیه سازی سه بعدی جریان نانوسیال در چاه حرارتی میکرو کانالی با پره های مستطیلی

در مطالعه حاضر به بررسی جریان و انتقال حرارت در چاه حرارتی میکروکانالی با پره های مستطیلی پرداخته شده است. کف چاه حرارتی یک تراشه الکترونیکی به ابعاد 18mm×6 / 2mm قرار داده شده است . که شار حرارتی 75 کیلووات بر متر مربع به آن وارد می شود. از نانوسیال آب -اکسید مس، با کسر حجمی 1 و 2 درصد، به عنوان سیال خنک کننده به منظور بهبود خنک کاری تراشه الکترونیکی استفاده شده است. دو نوع چاه حرارتی طراحی شده است که عبارتنداز: 1 چاه حرارتی میکروکانالی با پره های مستطیلی 2-چاه حرارتی فاقد میکروکانال و پره. حل معادلات حاکم با روش حجم محدود بر مبنای المان محدود انجام شده است. به منظور اعتبار سنجی، مقایسه ای با مطالعه تجربی انجام شده است که تطابق خوبی بین کار حاضر و مطالعه تجربی مشاهده می شود. نتایج مطالعه حاضر نشان میدهد استفاده از نانوسیال با کسر حجمی 1٪ نسبت به سیال پایه (آب) در هر دو نوع چاه حرارتی موجب بهبود انتقال حرارت می شود به طوری که ناسلت متوسط در چاه حرارتی نوع اول بین 10 / 29 ٪ تا 11 / 56٪ و درچاه حرارتی نوع دوم بین 11 / 69٪ تا 12 /5 ٪ می گردد. اثر افزودن 1 درصدی نانوذرات اکسید مس به سیال پایه بر مقاومت حرارتی چاه حرارتی نوع اول و دوم متفاوت است به طوری که در چاه حرارتی نوع اول باعث کاهش مقاومت حرارتی بین 8 / 33 تا 9 / 56٪ و در چاه حرارتی نوع دوم باعث افزایش مقاومت حرارتی بین 17 / 39 ٪ تا 33 / 79 می شود. با افزایش کسر حجمی نانوذرات از 1٪ به 2٪ عدد ناسلت متوسط در چاه حرارتی نوع اول بین 1 / 84٪ تا 1 / 91٪ و در چاه حرارتی نوع دوم بین 1 / 16٪ تا 1 / 78٪ افزایش می یابد؛ همچنین مقاومت حرارتی در چاد حرارتی نوع اول بین 0 / 86٪ تا 1 / 77٪ و در چاه حرارتی نوع دوم بین 0 / 4٪ تا 1 / 36٪ کاهش می یابد. در مجموع بهترین عملکرد مربوط به جریان نانوسیال آب اکسید مس با کسر حجمی 2٪ در آرایش A می باشد که بیشترین عدد ناسلت متوسط و کمترین مقاومت حرارتی را دارد.

کلیدواژه ها:

چاه حرارتی ، میکروکانالی ، نانوسیال ، خواص متغیر ، پره مستطیلی