مطالعه عددی کارایی جت های برخوردی جوششی غوطه ور برای کاربردهای خنک کاری

کلیدواژه‌ها: جت برخوردی، جوشش، مطالعه عددی، بهبودانتقال گرما

چکیده:

در این پایان نامه جت های برخوردی جوششی غوطه ور ازلحاظ انتقال گرما و الگوهای جریان به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به وجود شارهای گرمایی بسیار بالا در برخی قطعات الکترونیکی و محدودیت های مواد مورد استفاده در این قطعات، لزوم خنک کاری بهینه با استفاده از تکنولوژی جوشش در جت های برخوردی مطرح می شود. در این روش با قرار دادن جریان ورودی جت دروضعیت مایع فروسرد و ایجاد شرایط تغییر فاز(جوشش) روی سطح برخوردی، از طریق گرفتن گرمای نهان تبخیر، ضرایب انتقال گرمای بالایی را ایجاد می کند که در نتیجه باعث خنک تر شدن سطح برخوردی خواهد شد. در این تحقیق ابتدا یک جت سیال تنهای دایره ای به صورت غوطه ور در سیال شبیه سازی شده و نتایج با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبار سنجی شده است. سپس تأثیر کمیت‌های مختلف هندسی و جریان از قبیل نسبت فاصله جت با صفحه برخوردی به قطر جت ، دمای سیال ورودی ، سرعت ورودی جریان، و برخی کمیت‌های دیگر بر بهبود عملکرد جت مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه آرایه ای از جت ها در چیدمان های مختلف انتخاب و تاثیر
کمیت های مختلف از قبیل سرعت سیال، دمای سیال ورودی، نسبت فاصله جت ها از دیواره به قطر جت ها، نسبت فاصله جت ها از هم به قطر جت ها و همچنین نوع سطح مقطع جت ها در بهبود انتقال گرما از سطح در حالت آرایه ای مورد بررسی قرار گرفته است و در مواردی با رفتار جریان های تک فازی نیز مقایسه شده است. جریان، سه بعدی، پایا، تراکم ناپذیر، متلاطم و دو فازی می‌باشد و شبیه‌سازی‌ها به صورت عددی با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX انجام گرفته است. نتایج نشان می‌ دهد، به ازای تغییر سرعت ورودی و نسبت فاصله جت از صفحه برخوردی به قطر جت چه در حالت تک جت و چه در حالت آرایه ای، تغییر چندانی در منحنی جوشش جت های برخوردی حاصل نمی شود. تنها کمیتی که تاثیر محسوسی بر روی منحنی جوشش دارد، کمیت میزان فروسردی ورودی سیال می باشد که با افزایش این کمیت روند بهبود انتقال گرما اتفاق می افتد.