A NUMERICAL STUDY OF SINGLE-PHASE FORCED CONVECTIVE HEAT TRANSFER WITH FLOW FRICTION IN MICROCHANNELS --Research Note

چكيده شبيه سازي هاي سه بعدي انتقال حرارت جابه جايي اجباري در رژيم جريان آرام براي سيال آب تك فازي در ميكروكانال هايي با مقاطع مستطيلي كوچك و قطر هيدروليكي مشخص و آرايش هندسي متفاوت، به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج عددي نشان دهنده ي اين است كه انتقال حرارت در رژيم جريان آرام به نسبت "طول به عرض" و نسبت "قطر هيدروليكي به فاصله ي مركز تا مركز دريچه ي ميكروكانال ها" وابسته است. هندسه و شرايط عملكردي ميكروكانال مذكور توسط نرم افزار تحليل سيالاتي فلوينت مورد بررسي واقع شده است. در مقاله حاضر، عدد نوسلت محاسباتي در جريان آرام توسط روش هاي عددي محاسبه و نتايج عددي براي صحه گذاري با نتايج تجربي مقايسه شده است و اين گونه نتيجه شد كه نتايج عددي و تجربي همخواني و سازگاري قابل قبولي با يكديگر دارند. سپس در هر يك از موقعيت هاي عمق كانال (Z) براي هر يك از شبيه سازي هاي انجام شده، پروفيل هاي دمايي و افت فشارها ترسيم شده است. نهايتاً، اثر پارامترهاي هندسي روي عدد نوسلت ميانگين گيري شده در رژيم جريان آرام به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است.

Abstract Three-dimensional simulations of the single-phase laminar flow and forced convective heat transfer of water in microchannels with small rectangular sections having specific hydraulic diameters and distinct geometric configurations were investigated numerically. The numerical results indicated that the laminar heat transfer was to be dependent upon the aspect ratio and the ratio of the hydraulic diameter to the center to center distance of the microchannels. The geometries and operating conditions of that indicated microchannel were created using a finite volume-based computational fluid dynamics technique. The aim of this paper is to obtain computational Nusselt number in laminar flow using Fluent CFD Solver and to validate it with available experimental studies. The results are in a good agreement with experimental results within an error in acceptable range. In addition,conceivable temperature profiles and pressure drops have beenobtained at each Z-location for each simulation, and related pressure drops were explored for each Reynolds number. Finally, the effects of the geometric parameters on the average Nusselt number in the laminar flow were illustrated numerically.