عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی جریان وانتقال حرارت اجباری رژیم جریان لغزشی در میکرو کانال حلقوی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1653;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43177
- تاریخ دفاع
- ۰۴ آذر ۱۳۸۸
- دانشجو
- سجاد ایزدپناه
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- بررسی جریان گاز در میکروکانال ها زمینه تحقیقاتی مهمی را ایجاد کرده است. دلیل این امر کاربرد های مختلف میکروکانال ها در زمینه های هوا-فضا، پزشکی، چیپ های کامپیوتر، جداسازی مواد شیمیایی، ردیاب های مادون قرمز، سیستم های میکرو-الکترومکانیکی (MEMS) و .... پدیده مهم جریان های گاز در مسیر گذرهایی با ابعاد میکرون، رقیق شدگی است. در کار حاضر دینامیک جریان گاز و انتقال حرارت جابه جایی اجباری در رژیم جریان لغزشی در میکروکانال های حلقوی مورد بررسی قرار گرفته است. روش عددی بر پایه روش حجم محدود برای تحلیل معادلات ناویر-استوکس و انرژی با شرط لغزش سرعت و پرش دما در دیواره ها، استفاده شده است. دو حالت کاملا متفاوت از شرایط مرزی انرژی در نظر گرفته شده: 1- یکی از دیواره ها دارای شار حرارتی ثابت و دیواره دیگر عایق است (CHF)؛ و 2- دیواره ها دارای دمای ثابت هستند، که دمای یکی مخالف دمای سیال ورودی و دمای دیواره دیگر برابر دمای سیال ورودی است (CWT). در جریانی که میدان جریان و دما هم زمان در حال توسعه است، اثرات عدد نادسن ( )، نسبت شعاع های کانال ( ) و اتلافات لزج بر پارامترهایی چون ضریب اصطکاک و عدد نوسلت بحث شده است. در ناحیه طول ورودی، به دلیل اثرات رقیق شدگی افت شدیدی در ضریب اصطکاک و عدد نوسلت مشاهده شد، که این افت به ناحیه توسعه یافته هم کشیده می شود (منتها در ابعاد کوچک تر).
- Abstract
- Gas flow in microchannels has emerged as an important search area. This has been motivated by their various applications in aerospace technology, medical use, computer chips, miniature gas chromatographs, infrared detectors, micro-electeromechanical systems (MEMS) and etc. The important effect associated with the gas flow in the microchannels is the rarefaction effect. In the present work, the gas flow dynamic and forced convection heat transfer of slip-flow regime in the annular microchannels is studied. A control-volume based numerical method is used to solve the Navier-Stokes and energy equation with velocity-slip and temperature-jump conditions at the walls. Two different cases of thermal boundary conditions are considered: I. Uniform wall heat flux at one wall, and the other wall is insulated (CHF); II. Uniform temperature (different from the entering fluid temperature), and the other wall is at the uniform entering fluid temperature (CWT). In the simultaneously developing velocity and temperature fields, the effects of Knudsen number ( ), channel radius ratio ( ), and viscous dissipation on the flow parameter like the friction factor and Nusselt number, are discussed. In the entrance region very large reduction in the friction factor and Nusselt number are observed, due to rarefaction effects, which extended to the fully developed region (though at much lower levels).
