شبیه‌سازی عددی اثر میدان مغناطیسی بر عملکرد حرارتی، ترموهیدرولیکی و تولید انتروپی در چاه‌گرمایی میکروکانالی سیلیکونی تحت شار حرارتی یکنواخت

در این پژوهش به بررسی اثر میدان مغناطیسی بر عملکرد حرارتی، ترموهیدرولیکی و تولید انتروپی جریان آب در چاه‌گرمایی میکروکانالی سیلیکونی ذوزنقه‌ای شکل، با چهار آرایش مختلف، به صورت سه‎بعدی و عددی پرداخته‌ شده ‌است. تراشه الکترونیکی متصل به کف چاه‌گرمایی شار حرارتی یکنواخت 50 کیلووات بر مترمربع تولید می‌کند. شبیه‌سازی‌ها برای دبی‌های جرمی 0.02، 0.03، 0.04 و 0.05گرم بر ثانیه و اعداد هارتمن صفر، 2، 4، 8 و 16 انجام‌ شده‌ است. نتایج نشان می‌دهد در مجموع آرایش a (ورودی به مرکز ناحیه توزیع‌کننده و خروجی از مرکز ناحیه جمع‌کننده) بهترین آرایش است. نتایج برای بهترین آرایش نشان می‌دهد برای همه دبی جرمی‌ها با افزایش عدد هارتمن از صفر تا 16، مقاومت حرارتی بین 4.39 تا 9.15 درصد، نسبت بیشینه اختلاف دمای تراشه الکترونیکی به شار حرارتی بین 1.81 تا 7.91 درصد و معیار ارزیابی عملکرد بین 81.61 تا 87.15 درصدکاهش و تولید انتروپی حرارتی کل بین 10.13 تا 77.07 درصد افزایش می‌یابد. در بهترین آرایش، بهترین عملکرد از دیدگاه حرارتی برای دبی جرمی 0.05گرم بر ثانیه و عدد هارتمن 16 و از دیدگاه ترموهیدرولیکی و تولید انتروپی برای دبی جرمی 0.02گرم بر ثانیه و عدد هارتمن صفر رخ می‌دهد. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند به‌عنوان یک ابزار در طراحی میکروپمپ‌های هیدرودینامیک مغناطیسی و قطعات میکروالکترونیک مورد استفاده قرار گیرد.

Numerical Simulation of Magnetic Field Effect on Thermal and Thermo-Hydraulic Performance and Entropy Generation of a Silicon Microchannel Heat Sink Under Uniform Heat Flux

In this threedimensional numerical study, the effects of uniform magnetic field on the thermal and thermohydraulic performance and entropy generation of water flow through a trapezoidal heat sink, with four different inlet/outlet configurations, have been investigated. An electronic chip embedded on the base plate of the heat sink generates uniform heat flux of 50 kW/m2. Simulations have been performed for mass flow rates of 0.02, 0.03, 0.04 and 0.05 g/sec and Hartmann numbers of 0, 2, 4, 8 and 16. The results show that in overall the best configuration is the Atype arrangement, in which the flow enters the center of the distributing chamber and exits from the center of the collecting chamber. For this arrangement and a constant mass flow rate, with increasing Hartmann number from 0 to 16, thermal resistance reduces between 4.39% and 9.15%, theta between 1.81% and 7.91% and performance evaluation criterion between 81.61% and 87.15%, but total entropy generation increases between 10.13% and 77.07%. For the best arrangement, the best thermal performance occurs for the mass flow rate of 0.05g/sec and Hartmann number of 16 and the best thermohydraulic and entropy generation performances occur for the mass flow rate of 0.02 g/sec and Hartmann number of zero.