بررسی عددی انتقال حرارت نانوسیال در میکروکانال‌های همگرا و واگرا به روش دوفازی ترکیبی

امروزه استفاده از نانوسیالات در میکروکانال‌ها برای خنک‌کاری قطعات میکروالکترونیکی کاربرد زیادی دارد. در این مطالعه، جریان و انتقال حرارت نانوسیال در یک میکروکانال همگرا و واگرا بررسی شده‌است. معادلات حاکم به روش المان محدود و مدل مخلوط دوفازی در نرم‌‌افزار کامسول مولتی فیزیکس حل شده‌اند. نتایج این شبیه‌سازی برای اعداد رینولدز (100-700) و غلظت‌های مختلف نانوذرات (02-0/0) برای دو میکروکانال واگرا و همگرا با شیب‌های مختلف (0 تا 0/05) به‌دست آمده‌است. همچنین، اثر دو نانوسیال مختلف آب-مس و اتیلن‌‌گلیکول-مس در شبیه‌سازی‌ها در نظر گرفته شده‌است. قطر نانوذرات برابر با 50 نانومتر و عرض متوسط میکروکانال‌ها 50 میکرون است. نتایج شامل عدد ناسلت و ضریب عملکرد برای حالات مختلف به‌دست آمده است. برای نانوسیال آب - مس با کسر حجمی 1 درصد در میکروکانال همگرا با شیب 3 درصد و رینولدز 100 نسبت به میکروکانال تخت برای میکروکانال همگرا حدود 1/6 برابر و برای میکروکانال واگرا 1/1 برابر افزایش می‌یابد. در این حالت ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 1/37 و 1/74 است. در همین شرایط برای نانوسیال اتیلن گلیکول - مس عدد ناسلت برای میکروکانال همگرا نسبت به میکروکانال تخت 1/22 برابر و برای واگرا 1/13 برابر می‌شود. در این حالت نیز ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 1/17 و 1/4 است.

heat transfer of nanofluids in converging and diverging microchannels by mixture model

today, the use of nanofluids in microchannels is widely used for cooling microelectronic components. in this study, the flow and heat transfer of nanofluid in a converging and diverging microchannel has been investigated. the governing equations are solved by the finite element method and two-phase mixture model in comsol multiphysics software. the results of this simulation were obtained for reynolds numbers (100-700) and different concentrations of nanoparticles (0-0.02) for diverging and converging microchannels with different slopes (0-0.05). also, the effect of two different nanofluids water-copper and ethylene-glycol-copper has been considered. the nanoparticles diameter is 50 nm. the results show that for water-copper nanofluid with a volume fraction of 1% in a converging microchannel with a slope of 3% and reynolds 100, it increases by about 1.6 times for a converging microchannel and 1.1 times for a diverging microchannel compared to a flat microchannel. in this case, the performance coefficient for convergent and divergent microchannel is 1.37 and 1.74, respectively. in the same conditions, for ethylene glycol-copper nanofluid, the nusselt number for converging microchannel becomes 1.22 times compared to flat microchannel and 1.13 times for divergent microchannel.