تحليل سه بعدي هيدروديناميكي و گرمايي در محاسبه مقاومت گرمايي مبدل ميكروكانالي با سيال غير نيوتني

Determination of Thermal Resistance in Three-Dimensional Analysis of Micro-Channel Heat Sink with Non - Newtonian Fluids

مبدل ميكروكانالي وسيله‌اي است كه براي كنترل دماي قطعات الكترونيكي با شار گرمايي بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يك تحليل گرمايي جامع براي ميكرومبدل بايستي شامل تحليل هدايت سه بعدي در بدنه جامد همزمان با تحليل سه بعدي جريان در حال توسعه از نظر هيدروديناميكي و گرمايي در بخش سيال باشد. در اين مقاله با مد نظر قرار دادن طول ورودي گرمايي و طول ورودي هيدروديناميكي به تحليل جامع مسئله پرداخته‌ شده است و از مدل پاورلا براي توصيف نوع سيال استفاده شده است تا در برگيرنده سيالات نيوتني و غير نيوتني باشد. در گسسته‌سازي معادلات ناويراستوكس از روش اختلاف محدود مبتني بر حجم معيار در شبكه جابه جا شده سيمپل استفاده شده است و جملات جا به جايي با استفاده از متد كوييك تقريب زده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه ناديده انگاشتن طولهاي ورودي گرمايي و هيدروديناميكي در بعضي موارد خطاي فاحشي را به دنبال خواهد داشت.

Micro-Channel Heat Sink is a heat exchanger which is used to control the temperature of electronic devices with high heat flux. A comprehensive thermal model for the micro-channels should include three dimensional conduction analysis in the solid body together with three dimensional developing fluid flow as well as heat transfer analyses in the fluid section. This paper reports on a research aimed at finding a solution to the problem. Hydrodynamical and thermal entrance lengths were two parameters considered in this solution. The power law model was used which includes both newtonion and non- newtonion fluids. Finite difference based on control volume with staggered grid with SIMPLE algorithm was applied in which convection terms were estimated using QUICK method. The results showed that the two entrance length parameters are critical in the estimation of Nusselt number.