15783

15783

مدلسازي جريان و انتقال حرارت دو فاز جت برخوردي بر روي صفحات درجه حرارت بالا

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

ارديبهشت ماه 1395

ارديبهشت ماه 1395

دكتر سيدمصطفي حسينعلي پور

مكانيك

چكيده روش هاي خنك كاري سطوح درجه حرارت بالا با استفاده از جت برخوردي به همراه بهره گيري ازپديده تغيير فاز يا همان انتقال حرارت همراه با جوشش به عنوان يك روش موثر ثابت شده است. ضرايب انتقال حرارت در اين پيكربندي به شكل رايج در شار ها ي حرارتي نسبتا بالا از 10,000 (W/m^2 K) بيشتر مي باشند.بعلاوه، مقدار جريان مورد نياز براي مصارف خنك كاري در يك ضريب انتقال حرارت مشخص مي تواند تا 2 مرتبه در مقايسه با جريان موازي ديواره كاهش يابد كه در ارتباط با بحث هاي توسعه پايدار در انرژي و آب در صنايع مختلف بسيار حائز اهميت است. كاربرد هاي بسياري را مي توان براي انتقال حرارت جت برخوردي همراه با جوشش از جمله عمليات حرارتي فلزات، خنك كاري ماژول هاي الكترونيكي به ويژه براي كابردهاي هوافضا و پردازش ابر كامپيوتر ها و همين طور سيستم هاي امنيتي خنك كاري نام برد. اين مطالعه بهمنظور شبيه سازي عددي پديده هيدروديناميك و انتقال حرارت جت برخوردي همراه با تغيير فاز در ناحيه جوشش هسته اي جزئي و كامل مي باشد.مدل جوشش ديواره RPIبر اساس مدل چند فاز اويلرين و مدل اغتشاشي RNG K-ɛ در انسيس فلوئنت 16 مورد استفاده قرار گرفت.ترم هاي بين سطحي بر اساس نزديكي به پديده فيزيكي بررسي و انتخاب گرديدند. مدل انتخاب شده در اين مطالعه با آزمايش شين و همكاران (مايع دي الكتريك PF-5060)مورد صحت سنجي قرار گرفت.خطاي حداقل حدود 4 درصد و خطاي حداكثري حدود 15 درصد در نقطه سكون ارائه گرديد. سه مطالعه پارامتريك با استفاده از آب به عنوان سيال عامل انجام شد كه در آن هانرخ هاي انتقال حرارت و هيدروديناميك هر پارامتر با جزئيات مورد بحث و تحليل قرار گرفت. در ابتدا تاثير عدد رينولدز جت بر اساس قطر هيدروليكي نازل در رينولدزهاي 1500، 2500، 5000 ، 10000 و سپس تاثير فاصله نازل جت از سطح هدف با H/D 2،4،6 و در انتهاافزايش سطح با استفاده از پروفيل سينوسي در سطح هدف بررسي گرديد. در هندسه سينوسي در مقايسه با سطح صاف افزايش 20 درصدي شار حرارتي كل با 7 درجه سوپرهيت مشاهده شد. واژه‌هاي كليدي:انتقال حرارت، جت برخوردي، جريان دو فاز، جوشش مادون اشباع، ديناميك سيالات محاسباتي.