بررسی عددی تاثیر اندازه ی نانوذرات مختلف بر روی عملکرد حرارتی نانوسیال در میکروکانال گرماگیر

توسعه‌ی روش‌های مدیریت حرارتی برای دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته به ویژه در مقیاس‌های میکرو و نانو از مسائل مهمی می‌باشد که به طور مستقیم بر کارآیی سیستم تاثیرگذار است. یکی از تکنولوژی‌های کارآمد در این زمینه، استفاده از میکروکانال گرماگیر جهت افزایش عملکرد حرارتی می‌باشد که امروزه تحقیقات فراوانی بر روی آن صورت می‌گیرد. هدف این پژوهش، بررسی عددی اندازه‌ی نانوذرات بر عملکرد حرارتی یک میکروکانال گرماگیر ذوزنقه‌ای شکل می‌باشد. در مطالعه‌ی حاضر، کاربرد نانوسیال‌های آب – آلومینا (al2o3) و آب – cuo با استفاده از دیدگاه دوفازی اولرین – اولرین مدل‌سازی شده ‌است و حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به روش حجم محدود با معیار همگرایی 〖10〗^(6) توسط نرم‌افزار فلوئنت صورت گرفته است. همچنین از آنجایی که در بیشتر مطالعات انجام شده، نانوسیال به عنوان یک سیال همگن (تک‌فاز) شبیه‌سازی شده است مقایسه‌ای میان مدل‌سازی دوفازی حاضر با مدل‌سازی همگن صورت گرفته است و مشخص شد که نتایج مدل دوفازی 8/13 % بهتر از نتایج تک فازی ادبیات فن است. اگرچه افزودن هر دو نانوذره باعث افزایش انتقال حرارت در میکروکانال می‌شود اما نتایج نشان می‌دهند با افزایش قطر نانوذرات، نرخ انتقال حرارت کاهش می‌یاب، به طوری که (al2o3) دارای کاهش 63/6 % و cuo دارای کاهش 022/5 % است که در این بین، نانوذرات آلومینا دارای ضریب انتقال حرارت کوچک‌تری نسبت به نانوذرات cuo میباشند. از این‌رو، نانوسیال آب – cuo برای هندسه‌ی ذوزنقه‌ای شکل، مناسب‌تر بوده و با بهینه‌سازی اندازه‌ی ذرات می‌توان بازده حرارتی سیستم را به حداکثر رساند.

Numerical Analysis of Various Nanoparticles Size Effects on Thermal Performance of Nanofluid in A Microchannel Heat Sink

Development of thermal management methods for advanced electronic devices, especially for micro and nanoscales are important issues which directly affects system performance. MicroChannel Heat Sink (MCHS) is one of the efficient technologies improving the thermal performance and some research works have been conducted in this field recently. The aim of the present paper is to investigate the nanoparticles size effects on thermal performance of a trapezoidal MCHS numerically. In the present study, employment of Water Alumina (〖Al 〗_2O _3 ) and Water – CuO nanofluids is modeled using Eulerian – Eulerian twophase approach. Solving equations of continuity, momentum and energy in the computational domain is performed via Finite Volume Method (FVM) in FLUENT with the accuracy of 〖10〗^(6). Also, since in most studies nanofluids are simulated as a homogeneous (single phase) fluid a comparison between the present twophase models with homogeneous modeling is conducted and it is found that two phase modeling shows 13.8% better performance in comparison with other single phase modeling. The results showed that adding of both nanoparticles increases the heat transfer in microchannel and increasing the diameter of the nanoparticles results in a decrease of heat transfer rate as Alumina and CuO nano particles, show 6.63% and 5.022% reduction in heat transfer rate, respetively. Also in the meantime, Alumina nanoparticles have a lower heat transfer coefficient than CuO nanoparticles. Hence, Water CuO nanofluid is more appropriate for trapezoid geometry and by optimizing the particle size the thermal efficiency of the system can be maximized.