مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پیش بینی انحراف از جوشش هسته ای در یک مینی کانال بکمک دینامیک سیالات محاسباتی

نویسندگان
دانشگاه شیراز
چکیده
ازدیاد مقدار انرژی گرمایی تولیدی توسط مدارهای الکترونیکی که خود همواره روز به روز در حال کوچک شدن در ابعاد و اندازه می باشند، نیاز به خنک سازی هر چه کارآمد تر این مدارها را ضروری می سازد. تلاش های اخیر محققین نشان داده است که با عبور جریان دوفازی جوششی از مینی کانال ها می توان به ضرایب انتقال حرارت مطلوب دست پیدا کرد. رخ دادن پدیده خشک شدگی و به دنبال آن افزایش ناگهانی دما به واسطه ی شار گرمای بحرانی از چالش های پیش رو در این زمینه می باشد. در این پژوهش به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، پدیده انحراف از جوشش هسته ای در یک مینی کانال مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تحلیل میدان جریان از معادلات پیوستگی، مومنتم، انرژی برای هر فاز و از نحوه سهم بندی مدل شار حرارتی اعمالی به دیواره توسط موسسه تحقیقاتی رنسلر در کنار اصلاحات لازم برای شرایط جوشش بحرانی استفاده شده است. در کنار صحت سنجی مدلسازی میدان جریان همراه با جوشش بویژه در شرایط جوشش فیلمی، مشاهده گردید که در صورت اعمال شار حرارتی بحرانی در یک مینی کانال، پدیده انحراف از جوشش هسته ای اتفاق و لایه ای از بخار در مجاورت دیواره شکل گرفته، در عین حال غالب میدان جریان، هنوز به صورت مایع مادون سرد است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Prediction of Departure from Nucleate Boiling in a mini Channel Using CFD

نویسندگان English

Ataollah Rabiee
Alireza Atf
shiraz university
چکیده English

In order to meet increased demand for dissipating high heat fluxes from electronic chips that are continually shrinking in size, development of new cooling technologies have been considered for the last two decades. Recent research efforts have shown that boiling two phase flow through the mini-channels can provide desired heat transfer coefficients. The occurrence of the dryout phenomenon followed by a sudden increase in temperature due to the critical heat flux is one of the most important challenges in this context. In this study, departure from nucleate boiling phenomenon due to the critical heat flux in a mini-channel has been examined using computational fluid dynamics. The governing equations solved are generalized phase continuity, momentum and energy equations. Wall boiling phenomena are modeled using the baseline mechanistic nucleate boiling model developed by Rensselaer Polytechnic Institute (RPI). To simulate the critical heat flux phenomenon, the RPI model is extended to the departure from nucleate boiling (DNB) by partitioning wall heat flux to both liquid and vapor phases considering the existence of thin liquid wall film. It was observed that by applying high heat fluxes near to CHF, DNB occurred and a vapor layer formed adjacent to the wall while most of the flow field is still subcooled liquid.

کلیدواژه‌ها English

Mini Channel
Boiling
DNB
CHF