افزایش انتقال حرارت در یک میکروکانال با استفاده از یک مولد گردابه پیزوالکتریک مرتعش

یافتن راهکاری برای افزایش نرخ انتقال حرارت در چاه‌ها و مبدل‌های حرارتی از مسایل بسیار پراهمیت در صنایع بشمار می‌آید. از این رو تحقیقات متعددی در راستای بهبود عملکرد این سیستمها انجام گرفته است. در تحقیق حاضر مساله افزایش نرخ انتقال حرارت در یک میکرو کانال مستطیلی حاوی تعدادی مولد گردابه مورد بررسی قرار گرفته است. مولدهای گردابه‌ای درنظر گرفته شده شامل پینهای مکعبی هستند که دارای تیغه‌هایی منعطف مجهز به وصله‌های پیزوالکتریک می‌باشند. این تیغه‌ها با عبور جریان تحت اندرکنش سیال-سازه قرارگرفته و مرتعش میشوند. به منظور اطمینان از برقراری شرایط جریان آرام، عدد رینولدز برحسب قطر هیدرولیکی کانال برابر با 1000 درنظر گرفته شده است. اثرات هیدرولیکی- حرارتی تعداد مولدهای گردابه، سفتی تیغه‌ها در تحریک وصله‌های پیزوالکتریک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده این واقعیت هستند که مجهز شدن کانال به مولدهای پیزوالکتریک اثر قابل توجهی در افزایش نرخ انتقال حرارت دارد و میتوان با افزایش 33 درصدی توان مورد نیاز پمپی، به میزان 140 درصد نرخ انتقال حرارت را نسبت به کانال بدون مبدل گردابه، بهبود بخشید.

heat transfer enhancement in a microchannel using active vibrating piezoelectric vortex generator

heat transfer processes are widely used in many industrial applications, therefore many studies have been conducted in this field. so in this research, the effect of the active vibrations of a piezoelectric vortex generator on the displacement heat transfer rate in a microchannel is investigated. the assumed vortex generators consist of square pins having a flexible splitter plates on their lee side. these plates will be deformed under fluid structure interactions. the reynolds number, based on the channel’s hydraulic diameter,is set to 1000 to ensure laminar flow. the heat transfer performance, the hydrodynamic friction factor and the overall hydrothermal efficiency for different number of vgs and splitter’s flexural rigidity are investigated. the results showed that softer splitters provide better heat transfer capability and the higher hydrothermal performance. the results also indicated that, by selecting proper configuration, in the expense of 33% decrease in total hydrothermal efficiency with respect to clean channel, 140% increase in the rejected heat, compared to clean channel, can be achieved.