بررسی پروفیل دما و سرعت میکروکانال های مستطیلی تحت شرایط مرزی متفاوت – مکانیک

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:سمینار
تعداد صفحات:145
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی پروفیل دما و سرعت میکروکانال های مستطیلی تحت شرایط مرزی متفاوت – مکانیک

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده ۱

مقدمه ۲
فصل اول: کلیات ۳
۱-۱) انتقال حرارت در میکرو کانال های مستطیلی ۴
۱-۲) میکرو کانالهای مستطیلی در حالت شرط دیواره ترکیبی از تمام حالتهای دیواره با شار گرمایی ثابت و عایق ۶
۱-۳) میکرو کانالهای مستطیلی در حالت شرط دیواره ترکیبی از تمام حالتهای دیـواره دمـا ثابـت و عایق ۷
۱-۴) تقریب میانگین برای میکرو کانال های گرماگیر که تحت تأثیر دیواره دما ثابت قرار گرفته است ۸
فصل دوم: انتقال حرارت در میکرو کانالهای گرماگیر مستطیلی تحت حالت دیواره شار ثابت ۱۳
۲-۱) به دست آوردن پروفیل سرعت ۱۴
۲-۲) به دست آوردن پروفیل دما ۱۸
۲-۳) نتایج و بررسی ۲۳
فصل سوم : به دست آوردن توزیع دما و عدد ناسلت در میکرو کانالهـای مـستطیلی در تمـام حالات ترکیب دیوارههای شار گرمایی ثابت و آدیاباتیک ۲۶
۳-۱) توصیف مسأله ۲۷
۳-۲) معادله مومنتوم ۲۹
۳-۳) معادله انرژی ۳۱
۳-۴) شرایط مرزی گرمایی ۳۲
۳-۵) حل معادله انرژی ۳۳
۳-۶) تعیین عدد ناسلت ۳۷
۳-۷) نتایج ۳۸
۳-۸) بحث و نتیجه گیری ۴۴
فصل چهارم: به دست آوردن توزیع دما و عدد ناسلت در میکرو کانالهای مستطیلی با تمام حالات ترکیب دیوارههای آدیاباتیک و دما ثابت ۴۵
۴-۱) توصیف مسأله ۴۶
۴-۲) معادله مومنتوم ۴۸
۴-۳) حل معادله مومنتوم ۴۹
۴-۴) معادله انرژی ۵۳
۴-۵) شرایط مرزی گرمایی ۵۴
۴-۶) حل معادله انرژی ۵۵
۴-۷) نتایج و بحث و بررسی ۶۱
۴-۸) خاتمه ۶۷
فصل پنجم : تقریب میانگین برای میکرو کانالهای گرماگیرکه تحت تأثیر دیواره دما ثابت قـرار گرفته است ۶۹
۵-۱) فرمول بندی ریاضی با استفاده از تخمین میانگین ۷۰
۵-۱-۱) توصیف مسأله ۷۰
۵-۱-۲) راه حل های عمومی ۷۱
۵-۱-۲-۱) راه حل های عمومی برای میکرو کانال های گرماگیر با نسبت ارتفاع به عرض کانال بالا ۷۱
۵-۱-۲-۲) راه حل عمومی برای میکرو کانال های گرماگیر با نسبت ارتفاع به عرض کم ۷۵
۵-۱-۳) حل های مجانبی ۷۷
۵-۱-۳-۱) حل های مجانبی برای میکرو کانالهای به صورت انباره گرمایی با نسبت ارتفاع به عرض زیاد ۷۷
۵-۱-۳-۲) حل های مجانبی برای میکرو کانالهای به صورت انباره گرمایی با نسبت ارتفاع به عرض کم ۷۸
۵-۲) بحث و نتیجه گیری ۷۹
۵-۲-۱) توزیع دما و سرعت ۷۹
۵-۲-۲) عامل اصطکاک و عدد ناسلت ۸۳
۵-۲-۳) مقاومت گرمایی میکرو کانال گرماگیر ۸۵
۵- ۲- ۴) مقایسه حل های انجام شده با داده های تجربی ۸۹
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات ۹۰
۶-۱)نتایج حاصل ازاین پایان نامه ۹۱
۶-۲)پیشنهادات ۹۲
پیوست :A فهرست علائم فصول اول، دوم، سوم، چهارم و پنجم ۹۴
پیوست :B ضرائب ثابت Cij در توابع تبدیل فرمولهای (۳-۹۳)-(۳-۱۰۰) ۱۰۱
۱۰۴ منابع و ماخذ
۱۰۵ فهرست منابع لاتین
۱۰۶ چکیده انگلیسی

چکیده:
در مطالعه انجام شده، میکروکانالهای مستطیلی شکل که جهت خنک کردن تجهیزات الکتریکی استفاده می شوند مورد بررسی قرار می گیرند. برای این منظور، میکروکانالهای با شرایط مرزی گرمایی دما و شار گرمایی ثابت مورد مطالعه قرار می گیرند و برای ترکیب حالتهای دیواره دما ثابت و دیواره های عایق و همچنین دیواره های شار گرمایی ثابت و عایق، پروفیل دما و سرعت توسعه یافته داخل میکروکانال به دست می آید و بهترین حالت که در آن عدد ناسلت بیشینه مقدار خود را داشته باشد، انتخاب می شود.
از سویی دیگر با تعریف عدد نادسن، جریان لغزان نیز مورد بررسی قرار می گیرد که در این حالت
روی دیواره میکروکانال پرش دما و سرعت وجود دارد. همچنین برای اعداد نادسن مختلف، پروفیل دما و سرعت درون میکروکانال به دست می آیند. به این منظور روابط انرژی، مومنتوم و قانون بقای جرم مورد مطالعه قرار می گیرند و با استفاده از تبدیل انتگرالی و فرضیاتی جهت ساده سازی، روابطی برای پروفیل سرعت و دما به دست می آید که این روابط تابعی از عدد نادسن است و برای اعداد نادسن مختلف، این پروفیل ها به دست می آیند.
در بررسی دیگر برای جریان غیرلغزان، با استفاده از مدل کردن میکروکانال به صورت محیط متخلخل، معادلات انرژی و مومنتوم برای نسبتهای عرض به ارتفاع مختلف حل می گردند و سرعت و دمای داخل میکروکانال مورد ارزیابی قرار می گیرند.
کلمات کلیدی: میکروکانال، عدد نادسن، جریان لغزان، شرایط مرزی

مقدمه:
پیشرفت های اخیر در تکنولوژی شبه هادی ها، رشد قابل توجهی داشته است و نیز عملکرد و توانایی تجهیزات الکترونیکی نیز پیشرفتهای حائز اهمیتی داشته است. در نتیجه تکنولوژی سرمایش مناسب، برای عملکرد مطمئن و بهینه تجهیزات الکترونیکی ضروری به نظر میرسد. میکرو کانالهای به صورت انباره گرمایی به منظور خن ک کردن و از بین بردن گرمای ایجاد شده درون تجهیزات الکترونیکی، مورد توجه قرار گرفتهاند. با توجه به موارد ذکر شده میتوان فهمید که تمام این دستگاهها با دما رابطه مستقیمی دارند و بهتر است تا دما را در محدوده مطمئنی نگه داریم.
مفهوم میکروکانال های به صورت انباره گرمایی،اولین بارتوسط تاکرمن وپیس (Tuckerman & Pease) پیشنهاد شد و بر پایه این اصل بود که ضریب انتقال حرارت به صورت معکوس با قطر هیدرولیکی رابطه دارد. با توجه به ضرورت وجود این تکنولوژی که در بالا به آن ذکر شد، نتیجهای از تحقیقاتی که توسط فیلیپس (Philips)، گودلینگ (Goodling) و نایت (Knight) انجام شد، گزارش شده است.

نتیجه گیری و پیشنهادات
در بررسی انجام شده، اثرات ترقیق و اندازه میکروکانـال روی توزیـع سـرعت و توزیـع گرمـا محاسـبهگردید. اعداد ناسلت برای حالات مختلف گرمایی به دست آمد. در مطالعه انجام شده، جریان لغـزان وغیر لغزان مورد بررسی قرار گرفت. در جریان لغزان روی دیواره میکروکانال پرش سرعت و دمـا وجـوددارد به این شکل که سرعت جریان روی دیواره برابر صفر نمـی باشـد و همچنـین دمـای سـیال رویدیواره با دمای دیواره برابر نمی باشد. در تمامی محاسبات انجام شده، جریان از لحاظ هیدرودینامیکیو گرمایی توسعه یافته در نظر گرفته شده است و همچنین جریان به صورت آرام فرض شده است.
نتایج به دست آمده
با بررسیهای به عمل آمده مشخص گردید در صورتی که عدد نادسن افزایش یابد، عدد ناسلت کـاهشمی یابد به صورتی که برای میکروکانال با تمام دیواره های دما ثابت برای ۱=γ ، اگـر عـدد نادسـن از۰ =Kn به ۱۲٫۰ =Kn افزایش یابد، عدد ناسلت%٣١ کاهش می یابد و برای ۱٫۰ =γ ایـن کـاهشبه میزان%۴/٧٢ می رسد. همچنین مشخص گردید که اثرات نسبت ارتفاع به عرض میکروکانال بـرای۵٫۰ <γ مه م است و برای مقادیر بیشتر از آن تاثیر محسوسی ندارد.
همچنین برای بررسیهای بیشتر، اثرات ترکیبی از دیواره های شار گرمایی ثابت و عایق مـورد بررسـیقرار گرفت که هشت حالت گرمـایی بـه دسـت آمـد و مـشخص گردیـد بیـشترین انتقـال حـرارت درمیکروکانالهایی که دو دیواره بزرگ آن تحت شـار گرمـایی و دو دیـواره کوچـک آن آدیاباتیـک باشـد(حالت گرمایی۲L ) به دست می آید. در اینجا نیز مشخص شد هـر چـه عـدد نادسـن بیـشتر باشـد،انتقال حرارت کمتر می شود. همچنین انتقال حرارت برای هشت حالت گرمایی با تغییر نسبت ارتفـاعبه عرض ممکن است افزایش، کاهش یا بدون تغییر بماند. مثلا برای حالت گرمایی۲L ،۱L و۳L بـاافزایش نسبت ارتفاع به عرض، انتقال حرارت کاهش می یابد و بـرای حـالات گرمـایی۲S ،۱S و۳S انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین برای حالات گرمـایی ۴ و ۲C بـا افـزایش نـسبت ارتفـاع بـهعرض انتقال حرارت تقریبا ثابت می ماند.
در ادامه ترکیبی از دیواره های عایق و دما ثابت مورد بررسی قرار گرفت که مشخص گردید بیـشترینانتقال حرارت در حالتی که دو دیواره بزرگ آن دما ثابت و دو دیواره کوچک آدیاباتیک باشند به دستمی آید . همچنین اثرات کاهش ترقیق بر روی انتقال گرما محاسبه و مورد بررسی قرار گرفـت. در ایـنبخش نیز مشخص گردید انتقال گرما برای هشت حالت گرمایی با تغییر نسبت ارتفاع به عرض ممکـناست افزایش، کاهش یا تغییر جزئی داشته باشد . به ویژه این که انتقال گرما با افزایش نسبت ارتفاع بهعرض برای حالت های گرمایی ۴, ۳L, 2L, 1L و ۲C کاهش یافته و برای حالت های گرمایی ۳S, 2S و۱S افزایش می یابد. نرخ تغییر انتقال حرارت برای حالـت هـای گرمـایی ۴ و۲C در حالتهـاینسبت ارتفاع به عرض بالا خیلی ک م است و می توان از تغییرات آن صرف نظر نمود.
همچنین در بررسی دیگر، با مدل کردن میکروکانال بـه صـورت محـیط متخلخـل معـادلات انـرژی ومومنتوم مربوط به این محیط مورد بررسی قرار گرفت و همچنین ضریب اصطکاک نیز به دسـت آمـد.
لازم به ذکر است که برای مدل کردن میکروکانال به صورت محیط متخلخل، جریان بـه صـورت غیـرلغزان در نظر گرفته شد و از پرش سرعت و دما صرف نظر شـد. زمـانی کـه نـسبت ارتفـاع بـه عـرضمیکروکانال بیشتر از یک باشد، با افزایش این مقدار عدد ناسلت افزایش مـی یابـد زیـرا سـطح انتقـالحرارت افزایش می یابد. همچنین با افـزایش ضـریب هـدایت، عـدد ناسـلت افـزایش مـی یابـد. بـرایمیکروکانالهای با نسبت ارتفاع به عرض بیشتر از یک، بـا افـزایش ایـن مقـدار از ۱=αs تـا ۲۰ =αs ضریب اصطکاک افزایش می یابد. برای ۲۰ >αs رفتار ضریب اصطکاک مانند حالتی است که جریـان بین دو صفحه نامحدود موازی وجود داشته باشد. برای نسبت ارتفاع به عـرض کمتـر از یـک، ضـریباصطکاک با کاهش نسبت ارتفاع به عرض۱<αs < 0.05 افزایش می یابد. برای نسبت ارتفاع به عرضکوچک (۰۵٫۰ <αs )، نیز رفتار سیال مانند زمانی است که بین دو صفحه موازی نامحدود جاری باشد.
در مورد عدد ناسلت مشخص گردید زمانی کهαs <1 باشد، با افزایش نسبت ارتفـاع بـه عـرض، عـددناسلت افزایش می یابد و با کاهش تخلخل عدد ناسلت افزایش می یابد. برای حالتی که αs > 1 باشـدبا افزایش تخلخل، عدد ناسلت افزایش می یابد زیرا سطح انتقال حرارت دیوار پایینی افزایش می یابـد.
در ادامه مقاومت گرمایی میکروکانال مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید برای میکروکانالهای بـانسبت ارتفاع به عرض بالا زمانی که ۱۰=αs باشد، مقاومت گرمـایی کمتـرین مقـدار را دارد و بـرایزمانی کهαs <1 باشد با کاهش نسبت ارتفاع به عرض، مقاومت گرمایی آن کاهش می یابد. همچنین زمانی که دیواره ها تحت دمای ثابت باشد، مقاومت گرمایی آن نسبت به حالتی که تحت شار گرمـاییثابت باشد کمتر می باشد.

 

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط