عنوان پایان‌نامه
انتقال حرارت جابجایی آزاد و تشعشع از آرایه ای از پره های در ابعاد میکرو تحت رژیم جریانهای لغزشی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1760;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44789
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- علی احمدپور
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- در پایان نامه ی حاضر، مسئله ی انتقال حرارت جابه جایی آزاد و تشعشع از آرایه ای از پره های مستطیلی در ابعاد میکرو تحت رژیم جریان های لغزشی به صورت عددی برای یک الگوی جریان بالا و پایین رونده، مورد بررسی قرار گرفته است. کاربرد آرایه ای از پره های در ابعاد میکرو در طی سالهای اخیر به عنوان یک روش بهینه برای خنک کاری قطعات ریز الکترونیکی مورد توجه قرار گرفته اند. به منظور طراحی بهینه ی چنین سیستم های خنک کننده ای، لازم است تا تحقیقات جامعی بر روی انتقال حرارت از میکرو پره ها انجام شود. انجام چنین تحقیقاتی ملزم به بررسی میدان جریان سیال احاطه کننده پره ها می باشد. آرایه ای مورد نظر از تعداد زیادی پره ی مستطیلی با ابعاد میکرو که به صورت متساوی الفاصله برروی یک صفحه ی تکدمای افقی نصب شده اند،تشکیل شده است. فرض بر آن است که طول آرایه در مقایسه با سایر ابعاد مسئله به اندازه ای بزرگتر است که استفاده از یک مدل دوبعدی را برای حل مسئله ی فوق امکان پذیر می سازد. در آرایه ای از پره های در ابعاد میکرو، لغزش سرعت و پرش درجه ی حرارت در نزدیکی سطوح جامد در اثر برهم کنش ناقص سیال و سطح جامد رخ می دهد. شرط مرزی لغزش ماکسول و شرط مرزی پرش درجه ی حرارات اسملوچسکی برای مدل سازی پدیده ی فوق مورد استفاده قرار گرفته اند. برای مدل سازی مسئله ی مذکور، باید معادلات بقای جرم،تکانه و انرژی سیال به طور همزمان با معادله ی هدایت حراراتی در پره و تشعشع از سطح پره حل شوند. تبادل تشعشع بین دو پره ی مجاور، بین پره و سطح پایه و بین پره و محیط رخ می دهد. میدان دما و سرعت پایا با حل معادلات دوبعدی و گذرای تابع جریان-تاوایی بدست آمده اند. برای حل این معادلات از روش تفاضل های محدود و متد ضمنی همراه با تغییر جهت(ADI) استفاده شده است. نهایتاً با استفاده از نتایج حاصل از حل ضرایب محلی و متوسط انتقال حرارت به همراه عدد نوسلت و میزان انتقال حرارت کل محاسبه می شوند. اثر تغییرات طول پره، فاصله بین دو پره و اختلاف دمای بین سطح پایه و محیط بر روی مسئله مطالعه شده اند. همچنین نقش تشعشع و لغزش سرعت و پرش درجه حرارت بر روی میزان انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته اند.
- Abstract
- In this paper, the heat transfer by natural convection and radiation from a rectangular micro-dimensional fin array is modeled for the "down and up" flow pattern. In micro-dimensional fin arrays, the slip velocity and the temperature jump occurs close to the solid surfaces. Maxwell's velocity slip and Smoluchowski's temperature jump boundary conditions are used to model these effects. Thereafter, the conservation of mass, momentum and energy balance equation of the flow are solved simultaneously with the heat conduction and radiation equation of the fin. The radiation heat transfer occurs between the surfaces of two adjacent fins, the fin and the base surface and the fin and the wall of the room. The steady state temperature and velocity field in the fluid are obtained from the solution of the two-dimensional transient stream function-vorticity equations, using the alternating direction implicit (ADI) scheme and marched through the transient stage, thereby, the convection and the radiation heat fluxes from the fin and the base plate, the local and the average heat transfer coefficient and Nusselt number are calculated. The effects of the spacing and the temperature difference on the heat transfer are investigated through parametric studies.
