کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
668104 1458732 2015 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Effect of aligned and offset roughness patterns on the fluid flow and heat transfer within microchannels consist of sinusoidal structured roughness
ترجمه فارسی عنوان
اثر الگوی شکنی تراز و افست بر جریان سیال و انتقال حرارت در میکرو کانال ها شامل زبری ساختار سینوسی است
ترجمه چکیده
این پژوهش با هدف بررسی عددی اثر الگوهای هم زدگی و جابجایی بر روی جریان سیال و پدیده انتقال حرارت در میکرو کانالهای مقطع مستطیل شکل حاوی زبری سینوسی ساختاری انجام شده است. برای انجام این کار، افت فشار، ضریب انتقال حرارت و همچنین شاخص های عملکرد حرارتی در الگوی هماهنگ با الگوی افست متناظر در زمین های مختلف زبری، ارتفاع و ارتفاعات میکرو مقایسه می شود. در این کار، دیواره های میکرو کانال بالا و پایین شامل زبری سینوسی و دیوارهای دیگر به نظر می رسد صاف است. هوا و آب نیز به عنوان مایعات کار انتخاب می شوند. برای ارزیابی مدل عددی کنونی، مقایسات نیز با نتایج قبلی آزمایشگاهی، نظری و عددی و توافق های منطقی مشاهده می شود. نتایج نشان می دهد که برای هوا، اثر تغییر در پارامترهای کانال در ضریب انتقال حرارت، اهمیت کمی در مقایسه با آب دارد و دو روش ناهمگونی رفتار مشابهی را نشان می دهد. یافته شده است که در ارتفاع بالای زبری یا ارتفاع کم کانال، ترتیب افست، افت فشار را برای مایعات در نظر گرفته شده کاهش می دهد و همچنین سرعت انتقال حرارت را برای آب کمتر از الگوی تراز می دهد. نشان داده شده است که برای هر دو مایعات، به عنوان زمین افزایش زبری، الگوی جبران کننده باعث کاهش فشار کمتر از الگوی تراز شده می شود. نتایج عددی نشان می دهد که برای آب، افزایش زمین زبری موجب تغییرات ناچیز در نرخ انتقال حرارت در پیکربندی تراز شده می شود، در حالی که رفتار متفاوت در الگوی جبران مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد که هر دو هوا و آب یک شاخص عملکرد حرارتی مشابهی را نشان می دهند و اثر افست می تواند عملکرد حرارتی میکرو کانال را با افزایش نسبت گرمای زبری افزایش دهد. همچنین نشان داده شده است که در هر دو الگو زبری، کاهش زبری نسبی محدود شده منجر به افزایش شاخص عملکرد حرارتی می شود و عملکرد حرارتی بالا در زبری پایین به دست می آید.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
چکیده انگلیسی
This research aims at numerical study of the effect of aligned and offset roughness patterns on the fluid flow and heat transfer phenomenon within rectangular cross section microchannels containing structured sinusoidal roughness. To do this, the pressure losses, heat transfer coefficients as well as thermal performance indexes in aligned pattern are compared with corresponding offset pattern at different roughness pitches, heights and microchannel heights. In this work, the upper and lower microchannel walls involve sinusoidal roughness and other walls are assumed to be smooth. Air and water are also chosen as the working fluids. To validate the current numerical model, comparisons are also made with previous experimental, theoretical and numerical results and reasonable agreements are observed. Results show that for the air, the effect of change in the channel parameters on the heat transfer coefficient is of little significance compared to the water and the two roughness arrangements represent a same behavior. It is found that, at high roughness height or low channel height, the offset arrangement provides lower pressure loss for the considered fluids and also lower heat transfer rate for water than the aligned pattern. It is shown that for both fluids, as the roughness pitch increases, the offset pattern provides lower pressure loss than the aligned pattern. Numerical results indicate that for water, the increase in roughness pitch leads to negligible variation in the heat transfer rate in aligned configuration while different behavior is observed in offset pattern. Results exhibit that both air and water represent a same thermal performance index and the offset effect could increase the thermal performance of microchannel with the increase in roughness pitch ratio. It is also revealed that, in both roughness patterns, the decrease in constricted relative roughness leads to the increase in the thermal performance index and high thermal performance is achieved at low roughness height.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Thermal Sciences - Volume 90, April 2015, Pages 9-23
نویسندگان
, ,