بررسی عددی تاثیر نانوسیال بر راندمان چاه حرارتی میکرو کانالی با استفاده از روش تاگوچی

در این مقاله عملکرد یک چاه حرارتی میکروکانالی با دو جنس مختلف آلومینیم و مس و با نانو سیالات مختلف و سیال پایه آب و اتیلنگلیکول مورد مطالعه قرار گرفته است. چاه حرارتی میکروکانلی شامل تعدادی میکروکانال موازی است که برای کنترل دما بر روی یک منبع گرم مانند سی‌پی‌یو کامپیوتر قرار می‌گیرد. جریان درون کانال‌ها آرام، دائمی و سیال تراکم ناپذیر است. نانوسیالات مورد استفاده همگن در نظر گرفته شده‌اند. معادلات حاکم به‌صورت سه بعدی و به‌روش عددی حجم محدود حل شدند. برای بررسی تاثیر همزمان تمامی پارامترهای اثرگذار از روش آماری تاگوچی استفاده شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در شرایط یکسان ترکیبات مختلف نانوذرات با سیال پایه اتیلن گلیکول در مقایسه با نانوسیالات آب بیش از ده برابر افت فشار ایجاد کرده و همچنین، دمای منبع گرم در این حالت تقریباً ده درجه سانتی گراد بالاتر است. بنابراین استفاده از نانوسیالات با سیال پایه اتیلن‌گلیکول توجیه‌پذیر نیست. از دیگر یافته‌های تحقیق این است که نانو سیال آباکسید تیتانیوم 0.5 درصد و کانال مسی از میان وضعیت‌های در نظر گرفته شده، بهترین راندمان را برای چاه حرارتی داشته اما نانوسیال آباکسید آلومینیم 8 درصد و کانال مسی بهترین کاهش دما را برای منبع گرم دارد.

Numerical investigation of nanofluid flow on micro channel heat sink efficiency using the Taguchi method

In this article we have studied a microchannel heat sink with different kinds of nanofluid flow using water and ethyleneglycol as base fluids. The heat sink discussed contains a number of parallel micro channels which are placed on a thermal source (exp. computer CPU) for controlling its temperature. The flows in microchannels are considered, incompressible, steady state and homogenous. A Finite volume three dimensional numerical scheme is used to solve the governing differential equations. The channel is made aluminum or copper and aluminum oxide, copper, titanium oxide, mercury and gold used as nanoparticles inside the base fluid, water and ethyleneglycol. Taguchi statistical method is used for to investigate all the cases. Studies show that different combinations of nanoparticles create a 10 times higher pressure lost with ethyleneglycol as the base fluid rather than water. The heat source’s temperature correspondingly leads for over 10℃ the ethyleneglycol version. Therefore it doesn’t seem sufficient to use ethylene glycol as the base fluid for nano particles. Other findings from this research is that water with 5.0% titaniumdioxide with the copper channels has the best thermal efficiency, but water with 8% aluminumoxide with the copper channels has the best minimum temperature of heat source.