شبيه سازي عددي و مطالعه پارامتري انتقال گرماي جابجايي در يك چاه گرمايي ميكروكانالي با پره هاي پين شده بيضوي

Numerical Simulation and Parametric Study of the Convection Heat Transfer in a Micro-Channel Heat Sink with the Elliptical Pin Fins

در اين مقاله به شبيه سازي عددي انتقال گرماي جابجايي در چاه هاي گرمايي ميكروكانالي پرداخته مي شود. هدف اصلي مطالعه تاثير قطر، فاصله بين پره ها و ارتفاع پره ها و همچنين سرعت سيال وروردي بر روي دماي متوسط پره ها، دماي ميانگين سيال خروجي، تغييرات دماي سيال در راستاي طولي ميكروكانال و شار گرمايي عبوري از پره ها مي باشد. بدين منظور، جريان سيال خنك كن (هوا) عبوري از يك چاه گرمايي ميكروكانالي با پره هاي ميله اي كه داراي سطح مقطع بيضي شكل هستند و در يك چيدمان خطي قرار گرفته اند شبيه سازي سه بعدي مي گردد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهند كه تغييرات قطر و فاصله پره ها و همچنين سرعت سيال ورودي تاثير بسزايي در ميزان انتقال گرماي چاه گرمايي دارد اما تغييرات دمايي ناشي از تغيير ارتفاع پره ها كم مي باشد. با افزايش قطر بزرگ بيضي پره، دماي ميانگين پره ها و سيال خروجي افزايش مي يابد. همچنين، با افزايش فاصله بين دو پره، دماي ميانگين پره ها و سيال خروجي به ترتيب افزايش و كاهش مي يابد.

In this paper, numerical simulation of the convection heat transfer in micro-channel heat sinks with air working fluid is investigated. The main objective of this research is to study the effect of geometric parameters of the fin, including diameter, distance between fins and fins height, as well as the inlet fluid flow velocity on the average temperature fins, average temperature of fluid at outlet, temperature distribution in longitudinal direction of the micro-channel and heat flux passing fins. For this purpose, the cooling fluid flow passing through a micro-channel heat sinks with bar fins which have the elliptical cross-section and placed in a linear arrangement is simulated using a finite volume method. The incompressible, laminar, steady, and single-phase fluid flow is considered, and the radiation heat transfer, free convection and the body forces are neglected. Simulation results indicate that changes in diameter and distance between the fins as well as the velocity of the inlet fluid have a significant effect on the heat transfer rate of the heat sink, but the temperature variations due to the change in the height of the fins are low.