بررسي تاثير اتلافات حرارتي ناشي از ويسكوزيته بر رفتار پروفيل سرعت و انتقال حرارت در ميكروكانال ها تحت اثر ميدان الكتروهيدروديناميكي

Effects of Dissipation Function on Temperature Profile and Heat Transfer of Electrohydrodynamically Augmented Micro Heat Pipe

در اين پژوهش با بررسي عددي، اثرات در نظر گرفتن اتلافات حرارتي ناشي از ويسكوزيته بر رفتار پروفيل سرعت و پروفيل حرارت در يك ميكروكانال چهار وجهي منتظم با سطح مقطع مربع شكل در حالت دو بعدي، تك فاز، پايدار و آرام مورد مطالعه قرار گرفته است. و تغييرات عدد بي بعد اكرت را بر پارامتر هاي انتقال حرارت مانند دماي متوسط بي بعد و عدد ناسلت مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مطالعه سيال عامل خنك كننده پنتان و جنس ديواره ميكروكانال سيليكون در نظر گرفته شده است. ابتدا فرمولاسيون مسئله با توجه به معادلات پيوستگي، ممنتوم، انرژي و اتلاف حرارتي ناشي از ويسكوزيته ارائه گرديده است. معادله مربوط به نيروي الكتروهيدروديناميكي اعمال شده به طول ميكروكانال بدست آورده شده و در معادله ممنتوم در محور طول ميكروكانال به عنوان نيروي حجمي قرار گرفته است، علاوه بر نيروي الكتروهيدروديناميكي نيروي جاذبه ثقل نيز در معادله ممنتوم محور طولي ميكروكانال در نظر گرفته شده است. معادلات حاكم بر مسئله بدون اغماض از اتلاف حرارتي ناشي از ويسكوزيته به صورت عددي و پس از بي بعد سازي حل شده اند. حل عددي با استفاده از روش سيمپل مي باشد. پارامتر هاي اصلي بررسي شامل دماي متوسط بي بعد، عدد ناسلت محلي، پروفيل سرعت محوري ميكروكانال در حالت توسعه يافته و پروفيل حرارت سيال خنك كننده در حالت توسعه يافته مورد مطالعه همراه با رسم نمودار هاي مربوطه ارائه شده اند. نتايج حاكي از آن است كه با افزايش عدد اكرت كه باعث افزايش اثر اتلافات حرارتي ناشي از ويسكوزيته سيال مي شود، عدد ناسلت در طول ميكروكانال كاهش مي يابد. نتايج عددي به دست آمده از اين تحقيق، با نتايج آزمايشگاهي و تجربي ديگر پژوهش ها همخواني خوبي دارد.

At this paper by numerical verification, the effects of considering dissipation function on the profiles of velocity and temperature in an equilateral micro heat pipe with square cross section at two dimensional, single phase, steady state and laminar regime have been studied. And the variation effects of Eckert dimensionless number on the heat transfer parameters such as dimensionless average temperature and Nusselt number have been studied. At this study the coolant liquid is considered pentane and the substrate of micro heat pipe is silicon. First the formulation of problem by considering continuity, momentum, energy and thermal loss due to dissipation function are presented. Then the equation of electrohydrodynamic force applied across the length of micro heat pipe, obtained and placed in the longitudinal momentum equation as a body force. The gravity force also placed at the longitudinal momentum equation. Then after nondimensionalizing, the governing equations without neglecting thermal loss due to dissipation function have been solved numerically. The algorithm of numerical method is SIMPLE method. The main parameters of the study such as the dimensionless average temperature, local Nusselt number, profile of axial velocity of micro heat pipe at the developed state and profile of coolant liquid temperature at the developed state, by plotting the relevant figures have been studied. The results showed that by increasing the Eckert number which increases the effects of thermal loss due to the viscosity of fluid and dissipation function, the Nusselt number across the length of micro heat pipe decreases. The numerical results of this study are in good agreement with the experimental results available in the literature.