مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی تاثیر قطر و ضخامت دیواره میکرو کانال بر دما و سرعت گاز ورودی تحت تاثیر خزش حرارتی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 استاد - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
با توسعه ابعاد ریز در سیستم های مکانیکی، علاقه بشر به تاثیر این مقیاس کوچک بر روی جریان و انتقال حرارت در میکروکانال ها معطوف شده است. در سنسورهای تشخیص گاز برای هدایت جریان گاز، نیاز به کانال می باشد. با پیشرفت علم، مطالعات بر روی کوچک کردن ابعاد این نوع کانال ها باعث بوجود آمدن میکرو سنسورها شده است. میکرو سنسورهای اکسید فلز برای تشخیص گازهایی از قبیل O3, SO2, CO2, NO, NH3, CH4 و غیره بکار می روند. این میکرو سنسورها دارای اندازه کوچکتر، ارزان تر و توان کمتر می باشند. هدف از این مقاله بررسی عددی تاثیر قطر و ضخامت دیواره بر روی دما و سرعت گاز ورودی تحت تاثیر خزش حرارتی می باشد. معادلات دیفرانسیلی غیر خطی حاکم بر مسئله بقای جرم، مومنتوم، انرژی و گونه ها می باشد که توسط کد تجاری حل شده اند. کانال به صورت دو بعدی فرض شده است. و از آنجاییکه عدد نادسن بین 0.01 و 0.1 می باشد، شرایط مرزی لغزش و معادلات ماکسول استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت دیواره دمای گاز ورودی افزایش و سرعت گاز کاهش می یابد؛ همچنین با افزایش قطر کانال، دمای گاز ورودی کاهش و سرعت گاز افزایش می یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of Micro-Channel Wall Thickness and Diameter on Inlet Gas Temperature and Velocity under the Influence of Thermal Creeping

نویسندگان English

Behrooz Behroozi 1
Majid Ghasemi 2
1 K. N. Toosi University of Technology
چکیده English

With the development of micro-mechanical systems, human became interested in concentrating on the small-scale impact on the flow and heat transfer in micro-channels. A micro-channel is required for a gas sensor to guide the gas flow. Reducing the size of channel has lead the scientist to concentrate on micro-sensor. Metal oxide gas micro-sensors are used to detect gases such as O3, SO2, CO2, NO, NH3, CH4 and etc. Metal oxide gas micro-sensors are small in size, low cost in fabrication and consume little power. The purpose of the current study is to numerically investigate the micro-channel wall thickness and diameter on gas inlet temperature under the influence of thermal creeping. The governing nonlinear differential equations, mass, momentum, energy, and species, are coupled and solved by a commercial code. The channel is assumed to be two dimensional. Since the Knudsen number is between 0.01 and 0.1, the slip boundary condition, Maxwell equation, is utilized. The result shows that as wall thickness increases the gas inlet temperature increases and temperature difference between gas inlet and outlet decreases. On the other hand as channel diameter decreases the gas inlet temperature increases.

کلیدواژه‌ها English

micro-channel
thermal creep
thermal simulation
slip condition