بررسي اثرات اتلاف لزجت روي انتقال حرارت سيال گازي در ميكروكانال افقي با وجود رقت و هدايت محوري

Effect of viscous dissipation on gaseous flow heat transfer in a horizontal microchannel with rarefaction and axial conduction

در اين تحقيق هيدروديناميك و انتقال حرارت جريان گازي درون يك ميكروكانال به صورت عددي بررسي شده است. سرعت و دماي جريان ورودي به كانال يكنواخت است و شرط مرزي لغزش سرعت و پرش دما، با توجه به رژيم لغزشي جريان، روي ديواره كانال حاكم است. طول ميكروكانال به اندازه كافي بلند در نظر گرفته شده تا در انتها شرط توسعه يافتگي هيدروديناميكي و دمايي برقرار باشد. گسسته سازي معادلات حاكم بر مبناي حجم كنترل انجام شده و با استفاده از الگوريتم سيمپل حل شده اند. اثرات پارامترهاي مختلف، از جمله اتلاف لزجت، رقت، هدايت محوري و خزش بر انتقال حرارت بررسي شده است. نتايج بيانگر آن است كه مقادير عدد ناسلت در ميكروكانال ها با مقادير آن در كانال هاي با ابعاد معمول متفاوت است. در نظر گرفتن اتلاف لزجت، سبب ايجاد پرش چشمگيري در عدد ناسلت موضعي مي-شود كه مقدار پرش، مستقل از عدد برينكمن مي باشد. افزايش رقت، انتقال حرارت را در دو جهت مخالف تحت تاثير قرار مي دهد. هم چنين اثر افزايش عدد پكله بر روي عدد ناسلت توسعه يافته ضعيف بوده درحالي كه اثر رقت بر روي آن قوي و قابل ملاحظه بوده است.

Hydrodynamics and Heat transfer of a gaseous flow in microchannels is performed numerically. Velocity and temperature at the channel inlet is uniform and the rarefaction effect is imposed to the problem via velocity slip and temperature jump boundary conditions, according to the slip flow regime. The channel is sufficiently long to reach fully developed flow at the outlet. The numerical methodology is based on the control volume finite difference scheme and discrete equations are solved using SIMPLE algorithm. Effects of various parameters such as viscous dissipation, rarefaction, axial conduction and thermal creep on heat transfer have been considered. The results indicate that the Nusselt number in microchannels has a different value than in conventional channels. Local Nu number is found to experience a jump by the presence of viscous dissipation. The magnitude of the jump is independ of the Brinkman number values. Heat transfer is affected in two opposite directions by rarefaction increasing. Also, as Peclet number increases,there is a weak increase in fully developed Nu number values but there is significant effect of Kn number on it.