سرمایش قطعات الکترونیکی در یک کانال افقی با جریان جابجایی مغشوش

چکیده امروزه نقش فرایندهایی مانند انتقال حرارت، انتقال جرم، جریان سیال، فعل و انفعالات شیمیایی در زندگی ما در بسیاری از کاربردهای عملی مشاهده می شود.از این میان انتقال حرارت جابجایی با توجه به کاربردهای فراوان در مسایل مختلف مهندسی، توجه بسیاری از محققین را به خود معطوف کرده است. از جمله این کاربردها می توان به خنک کاری قطعات در سیستمهای الکترونیکی اشاره نمود. خنک کاری قطعات الکترونیکی باعث افزایش کارایی و دوام آنها می گردد. داشتن یک محیط با توزیع دما، سرعت و میزان رطوبت مناسب در افزایش عمر و بازدهی قطعات الکترونیکی تاثیر بسزایی دارد. درک صحیح از توزیع هوای داخل کانال ها می تواند به طراحی صحیح سیستم های الکترونیکی کمک کند. که علاوه بر افزایش کارایی و دوام ، پایین ترین هزینه انرژی و صرفه اقتصادی را نیز داشته باشد. در این پروژه، جریان جابجایی اجباری هوا در یک کانال با ابعاد ثابت بررسی شده است. این کانال دارای یک یا دو مانع با دمای th می باشد. جریان سیال باسرعت یکنواخت uin ودمای ثابت tcواردکانال می شود. هدف از این بررسی، پیش بینی اثر تغییر سرعت جریان ورودی و موقعیت منابع گرم بر میدان جریان، دما و نرخ انتقال حرارت می باشد. جهت این بررسی، معادلات بقاء جرم، مومنتم، انرژی، انرژی جنبشی توربولانس و اتلاف انرژی جنبشی در حالت دو بعدی مغشوش با فرض خواص ثابت سیال به کار گرفته شده اند. برای حل عددی این معادلات، از روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم کنترل و الگوریتم سیمپل استفاده می شود. برای حل معادلات جبری بدست آمده، برنامه کامپیوتری به زبان فرترن نوشته شده است. این برنامه ابتدا با برخی از کارهای انجام شده توسط دیگران کنترل شده و سپس نتایج مورد نیاز استخراج شده است. نتایج نشان می دهد نقطه چسبیدن جریان به سطح پس از جدایی با افزایش عدد رینولدز به تعویق می افتد. همچنین هر چه مانع از منطقه ورودی دور شود سبب کاهش عدد نوسلت متوسط می شود. افزایش عدد رینولدز نیز منجر به افزایش عدد نوسلت متوسط می گردد. وجود نواحی گردابه ای اهمیت بسزایی در افزایش انتقال حرارت از قطعات دارد، هرچند که از نظر هیدرودینامیکی مطلوب نیست. ولی با توجه به هدف تعریف شده، یعنی افزایش انتقال حرارت از قطعات الکترونیکی بسیار موثر است. بررسی اثر فاصله قطعات نشان می دهد، با افزایش این فاصله نیز انتقال حرارت بیشتر می شود، که تداخل جریان اصلی و گردابه بین قطعات به جهت وسیع شدن سطح تماس علت اصلی آن است. نکته دیگر اینکه با توجه به هم سایز نبودن قطعات گرمازا چنانچه که مانع بزرگتر قبل از مانع کوچکتر قرار گیرد عدد نوسلت متوسط آن به میزان قابل توجهی افزایش یافته است، اما مانع کوچکتر که به نوعی تحت تأثیرجریان پشت مانع بزرگتر قرار می گیرد با افت عدد نوسلت متوسط همراه است. ولی مقایسه این تغییرات نشان می دهد چنانچه مانع بزرگتر قبل از مانع کوچکتر قرار گیرد حالت بهینه تری جهت انتقال حرارت پدید می آید.