مطالعه تاثير الگوهاي متفاوت دندانه اره‌اي ميكروپين فين بر كارايي چاه حرارتي ميكروكانالي

Study of the effect of different micropin fin saw tooth patterns on the performance of a microchannel heat sink

در اين مقاله، تجزيه و تحليل عددي بر روي چاه حرارتي ميكروكانالي با آرايش متفاوت پين فين ها انجام شده است. تغيير ارتفاع پين فين ها در آرايه‌اي از يك، دو و سه تكرار دندانه، چاه حرارتي پين فين با الگوي دندانه اره اي را ايجاد مي‌كند و با چاه حرارتي ميكروكانال با ارتفاع يكنواخت پين فين ها با نسبت ۰/۷۵ارتفاع فين به ارتفاع كانال مقايسه شده است. آب به عنوان مايع خنك كننده استفاده شده است كه در آن عدد رينولدز ورودي از ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ متغير است. نتايج عددي با ارائه عدد ناسلت، افت فشار، ضريب عملكرد حرارتي و هم چنين كانتور توزيع دما و سرعت مقايسه شده‌اند. نتايج نشان مي دهد، عملكرد حرارتي با افزايش تعداد دندانه‌هاي الگوي دندانه اره‌اي پين فين افزايش مي يابد. همچنين نتايج نشان دهنده افزايش افت فشار با تعداد دندانه ها به دليل افزايش انسداد كانال است. به طور كلي عملكرد الگو هاي دندانه اره اي با سه دندانه ، بهتر از ارتفاع يكنواخت پين فين است. لذا الگوي دندانه اره اي پين فين ها با تعداد دندانه بيشتر رفتار جريان مطلوب را براي انتقال حرارت بهتر تسهيل مي كند.

In this paper, numerical analysis is performed on a microchannel heat sink with various arrangements of pin fins. The patterns of pin fins are saw tooth with one, two and three repetitions of the teeth. The outcomes are compares with a microchannel heat sink with a uniform height of the pins with a ratio of 0.75 fin height to channel height. Single-phase liquid water is used as the coolant in which the Reynolds number varies from 400 to 1000. The numerical results including Nusselt number, pressure drop, and thermal performance coefficient as well as temperature and velocity distribution contour are presented and discussed. The results show that the thermal performance increases with increasing the number of teeth. Furthermore, pressure drop is increased by increasing the number of teeth due to increased channel obstruction. In general, the performance of saw tooth patterns with three teeth is better than the uniform height of the pin fin.