بررسی اثر تغییر نوع سیال بر مشخصه‌های هیدرودینامیکی و حرارتی جریان در یک میکروچاه حرارتی

چاه‌گرمایی میکروکانالی حرارت را از تجهیزات جذب می‌کنند و با بیشینه‌نمودن  سطح تماس با سیال اطرافش، حرارت را به آن سیال منتقل می‌کنند. در پژوهش حاضر به شبیه‌سازی سه بعدی جریان آب، نانوسیال و نانوسیال هیبریدی در یک چاه گرمایی با فین‌های با آرایش مثلثی و سطح مقطع دایره با ارتفاع 1.5میلی‌متر و شارحرارتی یکنواخت پرداخته می‌شود. شبیه‌سازی به کمک نرم‌افزار تجاری انسیس فلوئنت 2019 انجام شده است. شرط مرزی شار حرارتی ثابت و یکنواخت بر دیواره پایین چاه حرارتی اعمال شده است. اثرات متغیرهای کسرحجمی نانوذرات، نوع نانو ذرات و عدد رینولدز برروی عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی چاه حرارتی مورد بررسی قرار می‌گیرد. دو نوع نانوسیال و یک نوع نانوسیال هیبریدی در سه کسر حجمی 0.01، 0.002 و 0.04 مورد بررسی می‌گیرند. در ابتدا افت فشار و انتقال حرارت مورد بررسی قرار می‌گیرد سپس با تعریف ضریب عملکرد حرارتی بهترین نانوسیال مشخص می‌شود. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد با افزایش کسرحجمی در نانوسیال آب- اکسیدآلومینیوم انتقال‌حرارت کاهش می‌یابد اما در نانوسیال آب- مس با افزایش کسرحجمی انتقال‌حرارت افزایش‌ می‌یابد. همچنین در نانوسیال هیبریدی آب- اکسید آلومینیوم- مس در کسر حجمی 0.04 از بازه عدد رینولدز400 به بالا انتقال حرارت افزایش می‌یابد.

investigation of the effect of changing the type of fluid on the hydrodynamic and thermal characteristics of the flow in a thermal micro-heatsink

in recent years, many studies have been conducted on the field of microchannels’ sinks. the microchannel sink absorbs heat from other equipments and transfers it to the fluid by maximizing the contact area. in the present research, three-dimensional water flow, nanofluid and hybrid nanofluid in heat sink with constant heat flux, have been studied. the simulation process have been done in the commercial software ansys fluent. in the simulation process, the constant and uniform heat flux boundary condition has been applied to the bottom of the heat sink’s wall. the influence of variables such as the nanoparticles volume fraction, nanoparticles types and reynolds values on the hydrodynamic performance and heat sink will be investigated. after this stage, two types of nanofluid and one type of hybrid nanofluid in 0.04, 0.02 and 0.01 volume fractions will be considered as well. in this paper, first the pressure drops and heat transfer will be examined, and then the best nanofluid will be defined by considering the coefficient of thermal performance. the simulations show that the heat transfer decreases with increasing the volume fraction in the water-aluminium oxide nanofluid. on the other hand, the heat transfer increases with raising the volume fraction in the water-copper nanofluid. also in the water-aluminium oxide-copper hybrid nanofluid, the heat transfer rises up in the 0.04 volume fraction in the range of 400 and above values for the reynolds number.