شماره راهنما :
2288 دكتري
پديد آورنده :
منتظري، فاطمه
عنوان :
تحليل ساختاري و تعيين چيدمان بهينه ماده متخلخل جهت بهبود عملكرد ميكروكانال¬هاي جاذب حرارت
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 91ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
تئوري ساختاري , ميكروكانال جاذب حرارت , بهينه سازي , ماده متخلخل
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/09/24
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/09/25
چكيده فارسي :
كوچك¬سازي و فشرده¬سازي هر چه بيشتر تجهيزات الكترونيكي موجب ايجاد گرماي بيشتري به ازاي واحد سطح و افزايش قابل توجه دماي اجزاي الكترونيكي مي¬شود. در نتيجه كنترل و حفظ دماي اين سطوح در بازه¬اي قابل قبول اهميت بسياري دارد. استفاده از ميكروكانال¬هاي جاذب حرارت به دليل نياز به سيال خنك¬كننده كم و ضريب انتقال حرارت بالا توجه زيادي را به خود جلب كرده است. در سال¬هاي اخير پژوهشگران تلاش¬هاي بيشماري براي افزايش هرچه بيشتر راندمان حرارتي ميكروكانال¬ها انجام داده-اند. يكي از اين روش¬ها استفاده از مواد متخلخل داخل ميكروكانال مي¬باشد. اما تاكنون اثر پارامترهاي مشخصه مواد متخلخل و همچنين تاثير توامان مواد متخلخل و ميكروكانال¬ها بر روي عملكرد اينگونه از ميكروكانال¬ها با شرط حجم ثابت بررسي نشده است. بنابراين در اين پژوهش تاثيرات مجزا و متقابل پارامترهاي مشخصه محيط¬هاي متخلخل از جمله ميزان تخلخل، با بكارگيري روش عددي ديناميك سيالات محاسباتي سه بعدي مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش آناليز و تحليل به ترتيب زير انجام شد: الف) در ابتدا حجم ماده متخلخل ثابت فرض شد و با توجه به اينكه ضخامت بهينه ديواره¬هاي ميكروكانال بدون ماده متخلخل قبلا بدست آمده، هدف تعيين ضخامت بهينه ماده متخلخل در هر ديواره است. ب) در گام دوم، حجم ماده متخلخل و حجم قسمت جامد ميكروكانال ثابت فرض شد و تعيين ضخامت بهينه توامان ديواره ميكروكانال و ماده متخلخل هدف اين قسمت از پژوهش است. سپس با اين قيد ثابت، ميزان تخلخل بهينه ماده متخلخل بدست آمد. اين پژوهش براي چهار ميزان تخلخل 8/0، 85/0، 9/0 و 95/0 بررسي شد و نتايج نشان داد كه در تخلخل¬هاي كمتر (در اين پژوهش تخلخل8/0) مقاومت حرارتي كمتر است و به همين دليل ماكزيمم دماي سطح كاهش مي¬يابد. همچنين در پايان، هندسه بهينه و بهترين ضخامت براي لايه¬هاي متخلخل و قسمت جامد ميكروكانال جاذب حرارت مشخص شد. و نتايج نشان¬دهنده اين حقيقت است كه با اضافه كردن لايه¬هاي متخلخل به دهانه داخلي ميكروكانال و بهينه كردن ضخامت و ساختار آن، ماكزيمم دماي سطح سه تا ده كلوين كاهش يافت. همانطور كه از نتايج مشخص است در حالت بهينه، بخش¬هاي متخلخل و قسمت جامد ميكروكانال جاذب حرارت در قسمت پاييني كانال، ضخامت كمتري نسبت به ساير ديواره¬ها دارند. زيرا در اين صورت، نقاط دريافت¬كننده گرما حداكثر دسترسي را به سيال خنك¬كننده خواهند داشت و انتقال حرارت افزايش مي¬يابد. لازم به ذكر است كه در گام نخست از روش تئوري ساختاري و در گام بعدي به علت زياد بودن درجات آزادي از طراحي آزمايش استفاده شده است.
چكيده انگليسي :
Microchannel heat sinks are very widely used due to their high heat transfer coefficients and low refrigerant requirements. Nevertheless, microchannel heat sinks still perform sub-optimally when it comes to thermal performance. Therefore, this paper investigates the individual and combined impacts of different characteristics of porous media on the thermal performance of microchannel. Four porosity values are considered: 0.8, 0.85, 0.9, and 0.95. The evaluation is based on three-dimensional computational fluid dynamics simulations. Due to the large number of degrees of freedom in this study, Constructal Theory and Design of Experiments are employed. In this study, the response surface type is Genetic Aggregation, while the Latin Hypercube Sampling algorithm is used for data sampling and Genetic algorithm is used for optimization. Combining porous layers with microchannel heat sinks reduces maximum temperatures about 3K. It is also observed that a lower maximum surface temperature is achieved in the cases with less porosity. Furthermore, the optimal geometry and size of the microchannels with porous layers are determined.
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي نژاد , محمدرضا سليم پور
استاد داور :
محمود اشرفي زاده , رامين كوهي كمالي , افشين احمدي
