مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

تحلیل عددی عملکرد انتقال حرارت و افت فشار در چاه حرارتی میکروکانالی با نانوسیال آب–نانولوله‌ کربنی تک‌دیواره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهارن مرکز، دانشگاه آزاد تهران مرکز، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکز، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.30511/jmms.2026.2082525.1031
چکیده
چاه‌های حرارتی همواره نقش مهمی در خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی ایفا می‌کنند. در این پژوهش، با رویکردی نوین، از یک چاه حرارتی پرکاربرد مجهز به میکروکانال و حاوی نانوسیال استفاده شده است. نانوذرات نانولوله‌ کربنی تک‌دیواره به‌صورت همگن در سیال پایه آب پخش شده‌اند. در این مطالعه، دو مدل چاه حرارتی مسی شامل مس با ضریب هدایت حرارتی پایین (تجاری) و مس با ضریب هدایت حرارتی بالا مورد بررسی قرار گرفته است. حل عددی برای اعداد رینولدز 250، 350، 450 و 550 و در غلظت‌های نانوذره 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد انجام شده است. معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی و کسر حجمی فاز ذرات با استفاده از روش حجم محدود حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که در عدد رینولدز 500 و غلظت 2 درصد نانوذره، بیشترین بهبود در انتقال حرارت حاصل می‌شود. همچنین بررسی تأثیر تغییر جنس چاه حرارتی نشان داد که اختلاف عدد ناسلت در دو مدل مورد مطالعه چندان قابل توجه نیست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of Heat Transfer and Pressure Drop Performance in a Microchannel Heat Sink Using a Water–Single-Walled Carbon Nanotube (SWCNT) Nanofluid

نویسندگان English

ehsan abdi elmi 1
Arash Mirabdolah Lavasani 2
Saeed Dinarvand 2
Mohammad Nimafar 2
1 Department of Mechanical Engineering, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Heat sinks play a crucial role in the cooling of electronic equipment. In this study, a novel approach is adopted by employing a commonly used microchannel heat sink containing a nanofluid. Single-walled carbon nanotube nanoparticles are homogeneously dispersed in the base fluid (water). Two heat sink models made of copper are investigated, including commercial copper with a lower thermal conductivity and high-thermal-conductivity copper. Numerical simulations are performed for Reynolds numbers of 250, 350, 450, and 550 and nanoparticle volume concentrations of 0.5, 1, 1.5, and 2%. The governing equations of continuity, momentum, energy, and the volume fraction of the particle phase are solved using the finite volume method. The results indicate that the best thermal performance is achieved at a Reynolds number of 500 and a nanoparticle concentration of 2%. Furthermore, the effect of changing the heat sink material shows that the difference in the Nusselt number between the two models is not significant.

کلیدواژه‌ها English

Nanofluid
Heat Sink
Heat Transfer
Pressure Drop