تحليل حرارتي و هيدرويديناميكي نانوسيال Al2O3-آب در يك هيت‌سينك ميكروكانال با هندسه هاي مختلف ميكروپين‌فين‌

Hydro-dynamical and thermal analysis of Al2O3-water nanofluid in a microchannel heat sink with different micro pin fin geometries

اين مقاله يك تحقيق عددي است كه بر روي انتقال حرارت جابجايي اجباري جريان نانوسيال (Al2O3-آب) داخل يك ميكروكانال با هندسه‌هاي ميكروپين‌فين مختلف مطالعه كرده است. جريان خنك‌كاري از روي سطح پاييني ميكروكانال كه داراي شرط مرزي دما ثابت است عبور مي كند. يافتن نوع هندسه بهينه و فواصل طولي و عرضي و ارتفاع بهينه پين‌فين‌ها اهداف اين كار بوده است. نتايج به دست آمده به صورت ضريب افت فشار بي بعد (f) ضريب انتقال حرارت جابجايي بي بعد، يعني عدد ناسلت (Nu) و نهايتاً عملكرد كلي ميكروكانال به صورت معيار C.B.R ارائه شده است. افزودن ميكروپين‌فين‌ها با بالابردن سطح انتقال حرارت و افزايش دفع حرارت از سطح هيت‌سينك باعث بهبود انتقال حرارت مي‌شوند كه البته اين موضوع با افزايش افت فشار سيال عبوري نيز همراه است. نتايج نشان مي‌دهند كه در بين ۸ هندسه مطالعه شده در اين كار، هندسه هاي SEF و كپسول شكل به ترتيب بهترين عملكرد حرارتي را دارا مي باشند. همچنين نتايج مربوط به ابعاد بهينه قرارگيري اين پين‌فين‌ها در جدول ۲ ارائه شده است.

This paper is a numerical study that studies the heat transfer of Al2O3-water nanofluid flow through a microchannel with different micro pin fin geometries. The cooling flow passes over the base plane of the microchannel, which has a constant temperature boundary condition. The goal of this work was to find the optimal geometry of micro pin fins. The results are presented as the dimensionless pressure drop coefficient (f), the dimensionless convection heat transfer coefficient, the Nusselt number (Nu), and, finally, the overall performance of the microchannel is presented as C.B.R. Installing micro pin fins improves heat transfer by increasing the heat transfer area and the rate of heat transfer from the base of the heatsink, which is also accompanied by an increase in the pressure drop across the fluid. The results show that among the 8 geometries studied in this work, SEF and capsule-shaped fin geometries have the best thermal performance, respectively.