بررسی عددی انتقال حرارت نانوسیال در میکروکانال‌های همگرا و واگرا به روش دوفازی ترکیبی

Abstract

امروزه استفاده از نانوسیالات در میکروکانال‌ها برای خنک‌کاری قطعات میکروالکترونیکی کاربرد زیادی دارد. در این مطالعه، جریان و انتقال حرارت نانوسیال در یک میکروکانال همگرا و واگرا بررسی شده‌است. معادلات حاکم به روش المان محدود و مدل مخلوط دوفازی در نرم‌افزار کامسول مولتی فیزیکس حل شده‌اند. نتایج این شبیه‌سازی برای اعداد رینولدز (100-700) و غلظت ‌های مختلف نانوذرات (02-0/0) برای دو میکروکانال واگرا و همگرا با شیب‌های مختلف (0 تا 05/0) به‌دست آمده‌است. همچنین، اثر دو نانوسیال مختلف آب-مس و اتیلن‌گلیکول-مس در شبیه‌سازی‌ها در نظر گرفته شده‌است. قطر نانوذرات برابر با 50 نانومتر و عرض متوسط میکروکانال‌ها 50 میکرون است. نتایج شامل عدد ناسلت و ضریب عملکرد برای حالات مختلف به‌دست آمده است. برای نانوسیال آب – مس با کسر حجمی 1 درصد در میکروکانال همگرا با شیب 3درصد و رینولدز 100 نسبت به میکروکانال تخت برای میکروکانال همگرا حدود 6/1 برابر و برای میکروکانال واگرا 1/1 برابر افزایش می‌یابد. در این حالت ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 37/1 و 74/1 است. در همین شرایط برای نانوسیال اتیلن گلیکول – مس عدد ناسلت برای میکروکانال همگرا نسبت به میکروکانال تخت 22/1 برابر و برای واگرا 13/1 برابر می‌شود. در این حالت نیز ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 17/1 و 4/1 است.