بررسی عددی تأثیر اندازه ی نانوذرات مختلف بر روی عملکرد حرارتی نانوسیال در میکروکانال گرماگیر

Abstract

توسعه‌ی روش‌های مدیریت حرارتی برای دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته به ویژه در مقیاس‌های میکرو و نانو از مسائل مهمی می‌باشد که به طور مستقیم بر کارآیی سیستم تأثیرگذار است. یکی از تکنولوژی‌های کارآمد در این زمینه، استفاده از میکروکانال گرماگیر جهت افزایش عملکرد حرارتی می‌باشد که امروزه تحقیقات فراوانی بر روی آن صورت می‌گیرد. هدف این پژوهش، بررسی عددی اندازه‌ی نانوذرات بر عملکرد حرارتی یک میکروکانال گرماگیر ذوزنقه‌ای شکل می‌باشد. در مطالعه‌ی حاضر، کاربرد نانوسیال‌های آب – آلومینا (Al2O3) و آب – CuO با استفاده از دیدگاه دوفازی اولرین – اولرین مدل‌سازی شده ‌است و حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به روش حجم محدود با معیار همگرایی 〖10〗^(-6) توسط نرم‌افزار فلوئنت صورت گرفته است. همچنین از آنجایی که در بیشتر مطالعات انجام شده، نانوسیال به عنوان یک سیال همگن (تک‌فاز) شبیه‌سازی شده است مقایسه‌ای میان مدل‌سازی دوفازی حاضر با مدل‌سازی همگن صورت گرفته است و مشخص شد که نتایج مدل دوفازی 8/13 % بهتر از نتایج تک فازی ادبیات فن است. اگرچه افزودن هر دو نانوذره باعث افزایش انتقال حرارت در میکروکانال می‌شود اما نتایج نشان می‌دهند با افزایش قطر نانوذرات، نرخ انتقال حرارت کاهش می‌یاب، به طوری که (Al2O3) دارای کاهش 63/6 % و CuO دارای کاهش 022/5 % است که در این بین، نانوذرات آلومینا دارای ضریب انتقال حرارت کوچک‌تری نسبت به نانوذرات CuO می-باشند. از این‌رو، نانوسیال آب – CuO برای هندسه‌ی ذوزنقه‌ای شکل، مناسب‌تر بوده و با بهینه‌سازی اندازه‌ی ذرات می‌توان بازده حرارتی سیستم را به حداکثر رساند.