5-3- نمودار عدد ناسلت بر حسب زاویه…………………………………………………………………………72
5-4- روابط تخمینی عدد ناسلت برحسب اعداد بی بعد در زوایای مختلف…………………..81
5-5- بررسی اثر پارامتر های هندسی نظیر طول مکعب ها و فاصله بین آنها……………….81
5-6- مجموعه بهینه از پارامترهای مورد بررسی برای حداکثر کردن انتقال حرارت…….91
5-7- بررسی افت فشار……………………………………………………………………………………………………92
5-8- بررسی مسئله به صورت غیر دائمی………………………………………………………………………93
فصل ششم
6- نتیجه گیری و پیشنهادات……………………………………………………………………………………….100
6-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………. 100
6-2-پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………101
منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………………….. 102
فهرست جدول ها
جدول1-1 شیوه های اصلی خنک سازی[5]…………………………………………………………………………………………7
جدول2-1 مقایسه نتایج بدست آمده برای ضریب انتقال حرارت جابجایی[16]………………………………..19
جدول2-2 مقایسه عدد ناسلت مطالعه آرکویس با نتایج تجربی مطالعه آقای لین[19]……………………23
جدول2-3 مشخصات بررسی های گذشته انتقال حرارت داخل کانال با چشمه های حرارتی………….29
جدول3-1 اطلاعات اولیه مسئله………………………………………………………………………………………………………….34
جدول5-1 ضرائب محاسبه شده فرمول پیشنهادی مطالعه حاضر……………………………………………………..81
جدول5-2 حداکثر و حداقل دما ی مکعبها بر حسب تغییرات ابعاد چشمه های حرارتی………………83
جدول5-3 حداکثر و حداقل دما ی مکعب ها بر حسب تغییرات فاصله میان چشمه های حرارتی….86
فهرست شکل ها
شکل1-1 جریان اطراف صفحه ضخیم نیمه بی نهایت]3[.4
شکل1-2 جریان اطراف یک صفحه ضخیم و محدود]3[.4
شکل1-3 جریان روی سه مکعب در داخل کانال4
شکل 1-4 توسعه پروفایل سرعت در یک مجرا[10].8
شکل 1-5 توسعه پروفایل دما دریک مجرا[10].9
شکل1-6 جریان جابجایی آزاد بین صفحات موازی گرم [10]10
شکل2-1 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[12].13
شکل2-2 تغییرات عدد ناسلت بر حسب تغییر زاویه در اعداد رینولدز متفاوت[12].14
شکل2-3 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[13].15
شکل2-4 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده[14].15
شکل2-5 عدم تولید حرارت توسط یکی از سه چشمه های حرارتی روی دما [14].16
شکل2-6 تاثیر فواصل بین چشمه های حرارتی روی دما[14].16
شکل2-7 شماتیکی از هندسه مورد مطالعه[15].17
شکل2-8 شماتیکی از هندسه ی مورد مطالعه[16].18
شکل2-9 شبکه بندی غیر سازمان یافته ی هندسه مورد مطالعه[16]19
شکل2-10 شماتیکی از هندسه ی مدلسازی شده[17].20
شکل2-11 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[18].21
شکل2-12 دامنه ی محاسباتی مسئله و شرایط مرزی[18].21
شکل2-13 تاثیر عدد رینولدز روی دمای بی بعد شده[18].21
شکل2-14 تاثیر عدد گراشف روی دمای بی بعد شده[18].22
شکل2-15شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[19].22
شکل2-16 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[21].23
شکل2-17 نمودار عدد ناسلت بر حسب عدد رینولدز در زوایای مختلف[21].24
شکل2-18 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه[22].25
شکل2-19 نمودار عدد ناسلت چشمه های گرمایی بر حسب عدد رینولدز[22].25
شکل2-20 شماتیکی از هندسه ی مدلسازی شده[23].26
شکل2-21 نمودار عدد ناسلت در امتداد سطح فین [23].26
شکل2-22 شماتیکی از دستگاهی که داده برداری تجربی با کمک ان صورت گرفته است[24].27
شکل2-23 تاثیرنسبت روی انتقال حرارت و دمای چشمه های حرارتی[24].28
شکل3-1 شماتیکی از کانال مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه.32
شکل 3-2 سطوح کناری که شرط مرزی تقارن دارند…………………………………………………………………………33
شکل3-3 شکل3-3 دامنه ی محاسباتی مسئله مورد تحقیق و شرایط مرزی……………………………………37
شکل4-1 شماتیکی از شبکه ی ایجاد شده مطالعه حاضر از نمای کنار.40
شکل4-2 شماتیکی از شبکه ی ایجاد شده مطالعه حاضراز نمای بالا.40
شکل4-3 شماتیکی از شبکه ی ایجاد شده مطالعه حاضر از نمای روبرو41
شکل4-4 پروفایل سرعت در خط میانی یک صفحه ی تعبیه شده در پایین دست مکعب انتهایی42
شکل4-5 روند تغییرات ضرائب خطاها تا رسیدن به حالت همگرایی.43
شکل4-6 مقایسه تغییرات پروفایل سرعت در مطالعه‌ی حاضر و مطالعه‌ی آقای هبشی]26[.44
شکل4-7 هندسه‌ی مورد استفاده در مقاله‌ی آقای هبشی و آچاریا]26[.45
شکل4-8 مقایسه‌ نتایج مطالعه‌ حاضر با نتایج مطالعه‌ آقای هبشی و آچاریا]26[ در x/L=1……..45
شکل4-9 میانگین دمای مکعب اولی بر حسب زمان…………………………………………………………………………..46
شکل4-10میانگین عدد ناسلت برای مکعب اولی بر حسب زمان……………………………………………………….46
شکل4-11کانتورهای دمای معادل تشعشع برای حالت,Re=1,Gr=106…………………………….47
شکل5-1 بردار سرعت و دما ثابت برای عدد گراشف 106و زاویه صفر درجه برای Re=1.50
شکل5-2 بردار سرعت و دما ثابت برای عدد گراشف 106و زاویه صفر درجه برای Re=10.50
شکل 5-3 بردار سرعت و دما ثابت برای عدد گراشف 106و زاویه صفر درجه برایRe=10051
شکل 5-4 بردار سرعت و دما ثابت برای عدد گراشف 106و زاویه صفر درجه برای Re=500 .51
شکل 5-5 بردار سرعت و دما ثابت برای عدد گراشف 106و زاویه صفر درجه برای Re=1000..52
شکل 5-6 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 45درجه برای Re=1.53
شکل 5-7 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 45درجه برای Re=10.53
شکل5-8 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 45درجه برای Re=100.54
شکل 5-9 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 45درجه برای Re=500.54
شکل 5-10 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 45درجه برای Re=100055
شکل 5-11 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 90درجه برای Re=1.56
شکل 5-12 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 90درجه برای Re=10.57
شکل5-13 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 90درجه برای Re=100.58
شکل 5-14 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 90درجه برای Re=500.59
شکل5-15 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 106و زاویه 90درجه برای Re=100060
شکل 5-16خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه صفر درجه برای Re=1.62
شکل 5-17خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه صفر درجه برای Re=1062
شکل 5-18خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه صفر درجه برای Re=10063
شکل 5-19خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه صفر درجه برای Re=500.63
شکل 5-20خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه صفر درجه برای Re=100064
شکل 5-21خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 45 درجه برای Re=1.64
شکل 5-22خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 45 درجه برای Re=1065
شکل 5-23خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 45 درجه برای Re=100.65
شکل 5-24خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 45 درجه برای Re=500.66
شکل 5-25خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 45 درجه برای Re=100066
شکل 5-26 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 90 درجه برای Re=1.67
شکل 5-27 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 90 درجه برای Re=10.68
شکل 5-28خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 90 درجه برای Re=10069
شکل 5-29 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 90 درجه برای Re=50070
شکل 5-30 خطوط دما ثابت و جریان برای عدد گراشف 105و زاویه 90 درجه برای Re=100071
شکل 5-31 تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برایحالت Gr=106, ks=0.24 W/mK75
شکل 5-32 تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برای حالت Gr=〖10〗^6, k_s=2.4W/mK76
شکل5-33 تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برای حالت Gr=105, ks=0.24W/mK77
شکل5-34 تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برای حالت W/mK Gr=105, ks=2.478
شکل5-35تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برای حالت W/mK Gr=104, ks=0.2479
شکل5-36تغییرات عدد ناسلت بر حسب زاویه برای حالت W/mK Gr=104, ks=2.481
شکل5-37 اثر ارتفاع بیبعد بر روی عدد ناسلت به ازای83
شکل5-38رابطه عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب ارتفاع بی بعد84
شکل5-39 اثر فاصلهی بی بعد بر روی عدد ناسلت85
شکل 5-40 رابطه ی عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب فاصلهی بی بعد86
شکل 5-41 رابطه عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب ارتفاع بی بعد87
شکل 5-42 رابطه عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب ارتفاع بی بعد88
شکل 5-43 رابطه ی عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب فاصلهی بی بعد89
شکل 5-44 رابطه ی عدد ناسلت میانگین سه مکعب بر حسب فاصلهی بی بعد90
شکل 5-45 میزان افت فشار در کانال بر حسب Re، برای Gr های مختلف92
شکل5-46 کانتورهای دما ثابت برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه صفر درجه…………………….94
شکل5-47 کانتورهای خطوط جریان برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه صفر درجه……………94
شکل5-48 کانتورهای دما ثابت برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه 45 درجه……………………..95
شکل5-49 کانتورهای خطوط جریان برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه 45 درجه……………..96
شکل5-50 کانتورهای دما ثابت برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه 90 درجه……………………..97
شکل5-51 کانتورهای خطوط جریان برای حالت غیر دائمی و دائمی در زاویه 90 درجه………………98

فهرست نشانه‌های اختصاری
نشانه‌های لاتینتوضیحنشانهعدد بی بعد بایوBiقطر هیدرولیکی کانال(cm)Dعدد بی بعد گراشفGrطول هر ضلع چشمه حرارتی(cm)Hضریب انتقال حرارت جابجایی(W/〖K.m〗^2 )hضریب بی بعد رسانشKضریب انتقال حرارت رسانش(W/(K.m))kطول صفحه(cm)Lعدد بی بعد ناسلتNuعدد بی بعد رفشارPعدد بی بعد پکلتPeعدد بی بعد پرانتلPrشار حرارتی(W/m^2 )عدد بی بعد رایلیRaعدد بی بعدرینولدزReعدد بی بعد ریچاردسونRiعدد بی بعد اشمیت
فاصله بین دو چشمه حرارتی (cm)Sc
sدمای مطلق (K)Tمتغیر بی بعد سرعت در راستای X Uسرعت در راستای(m/s) xuمتغیر بی بعد سرعت در راستایYVسرعت در راستای(m/s) yvمتغیر بی بعد سرعت در راستای ZWسرعت در راستایZ (m/s)wمتغیر بی بعد مکان در راستایXXمتغیر بی بعد مکان در راستایYYبالانویس‌‌هاتوضیحنشانهاصلاح شدهزیرنویس‌هاتوضیحنشانهطول مشخصه صفحهLدیوارwمحیط دور دستبحرانیcسیالfهیدرولیکیeبردار یکه عمود بر سطحnسطح چشمه های حرارتیsاولیه0حروف یونانیتوضیحنشانهضریب انبساط(1/K)βزاویهγدمای بی بعدθلزجت سینماتیکی((N.m.s)/Kg)υلزجت دینامیکی(Pa.s)µچگالی (Kg/m^3 ) ρزمان بی بعدτ

فصل اول
1- مروری بر مفاهیم اولیه:
1-1- مقدمه:
در سه دهه گذشته وسایل الکترونیکی گسترش بسیار یافته و تمام جنبههای زندگی مدرن را احاطه کردهاست. پیشرفت سریع در صنایع الکترونیک و نیاز به حداقل کردن حجم وسایل الکترونیکی در کنار اثر نامطلوب تولید حرارت در این گونه وسایل، دلیل افزایش تمایل به بررسی پدیده‌ی خنک‌کاری وسایل الکترونیکی می‌باشد. در خنک سازی سیستم های الکترونیکی، مطالعات تجربی و تئوری زیادی انجام شده است. ولی اغلب، محدودیت هایی از جهت تنوع آزمایشات و تجهیزات وجود دارد، که سبب گردیده بررسی ها به سمت مطالعات محاسباتی معطوف گردد. مدلسازی همزمان انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری برای یک قطعه‌ی الکترونیکی با هندسه پیچیده، به علت کاهش ابعاد، افزایش سرعت پردازش و مسایل فنی، هنوز یک مسئله‌ی نوین و ضروری برای تحقیق می‌باشد. خنک‌ کردن قطعات الکترونیکی گرما زا و یا سیستم های مشابه مثل پره ها معمولاً توسط یک جریان اجباری هوا صورت می‌گیرد. در اغلب موارد اثر انتقال حرارت جابجایی آزاد نادیده گرفته می‌شود، ولی زمانی که حرارت تولید شده در این قطعات زیاد باشد و یا سرعت جریان اجباری برای خنک سازی کم باشد، جابجایی آزاد نقش قابل توجهی در انتقال حرارت ایفا می‌کند و در خنک کردن وسیله مؤثر است. در این گونه موارد اثر انتقال حرارت جابجایی اجباری وآزاد باید به صورت همزمان در نظر گرفته ‌شود. در ادامه پدیده ی حرکت سیال و انتقال حرارت به صورت کلی در اطراف نمونه هایی از هندسه مورد مطالعه، بررسی و ارائه می گردد.
1-2- جریان اطراف صفحات ضخیم:
در مکانیک سیالات و انتقال حرارت، مبحث جریان های برگشتی و جدایی جریان در هندسه های مختلف مانند یک صفحه ی ضخیم، یا مکعب مستطیل قرار گرفته روی یک سطح و یا تعدادی مکعب که با فاصله های معین به دنبال یکدیگر روی یک سطح قرار دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
وقتی جریان سیال به صفحه نازکی برخورد کند لایه مرزی از ابتدای صفحه تشکیل می شود. در این شرایط بررسی انتقال حرارت با مطالعه لایه مرزی انجام می پذیرد ولی در شرایطی که سیال دچار جدایی شود محاسبه انتقال حرارت بسادگی امکانپذیر نیست. جدایی جریان و نواحی برگشتی معمولاً زمانی تشکیل می شوند که سیال به یک مانع یا یک صفحه ضخیم مانند پره ها برخورد کند.
نوع رژیم جریان سیال در اطراف پره هایی مانند شکل1-1، تابعی از عدد رینولدز است. برای پره های ضخیم دو بعدی عدد رینولدز بر مبنای ضخامت پره Dو سرعت سیال بالا دست جریان، U تعریف می گردد.
(1-1)برای هندسه ی شکل 1-1، بطور قطع نمی توان گفت تا چه رینولدزی جریان آرام و از آن به بعد آشفته است بطوریکه بعضی از محققان ReD=500 را پیشنهاد داده اند]1 [و عده ای دیگر معتقدند که تا ReD=1000 جریان آرام می باشدو بعد از آن جریان آشفته می گردد] 2 [.
برای صفحه ضخیم به طول L، چنانچه 10<Ar=L/D باشد، صفحه بصورت نیمه بی نهایت در نظر گرفته می شود]3[ و دو ناحیه بر روی صفحه تشکیل می گردد. شکل 1-1 این حالت را نشان می دهد. اولی ناحیه برگشتی و دیگری ناحیه لایه مرزی می باشد که بلافاصله بعد از ناحیه برگشتی تشکیل می گردد.
شکل1-1 جریان اطراف صفحه ضخیم نیمه بی نهایت]3[.
اگر Ar<10 باشد، فرض نیمه بی نهایت بودن صفحه صحیح نیست. در این صورت احتمال دارد که بر روی سطح، لایه مرزی تشکیل نشود و فقط ناحیه برگشتی مانند شکل 1 – 2 وجود داشته باشد]3[.
شکل1-2 جریان اطراف یک صفحه ضخیم و محدود]3[.
در تحقیق حاضر جریان اطراف چند مانع که داخل یک کانال قرار گرفته مانند شکل1-3، بررسی شده است. محدود بودن سیال به سطوح و ایجاد ناحیه برگشتی بعد از موانع به پیچیدگی این نوع جریان می افزاید، به ویژه زمانی که این موانع، منبع چشمه گرمایی نیز باشند.
شکل1-3 جریان روی سه مکعب در داخل کانال
1-3-خنکسازی سیستمهای الکترونیکی:
یکی از اهداف طراحی سیستم های خنک سازی قطعات الکترونیکی ، ارائه وسایلی برای دفع حرارت از منابع گرمازا و انتقال آن به یک یا چند انباره حرارتی در محیط است. در سیستم های مذکور، حفظ دمای عناصر درون آن در محدوده ی مجاز و عملی با کنترل مقدار انتقال گرما انجام می شود. حد دمای عملی دامنهای ست که درآن عملکرد عناصر الکترونیکی، مطابق با انتظارات طراح وسایل الکترونیکی و استاندارد های مربوطه باشد. برای تامین شرایط خنکسازی قطعات الکترونیکی، وظیفه مهندس طراح یافتن بهترین مسیرهای انتقال حرارت از منبع گرما به انبار حرارتی نهایی است. برای این منظور، باید تأکید بر یافتن راه های کاهش مقاومت خارجی و داخلی باشد، زیرا انتقال حرارت کلی میتواند تا حد زیادی با کاهش مقاومت مسیر از منبع گرم به منبع سرد افزایش یابد.
مقاومت حرارتی در جسم به علت محدود بودن رسانایی، از طریق لایهها و مقاومت تماس بین لایهها ایجاد میشود و تا حد بسیار زیادی وابسته به خواص مواد، پیکربندی هندسی و فرایند ترکیب قطعات است. در سیستم هایی که تولید گرما می کنند، حداکثر حد مجاز دما، بیشترین حد دمایی است که عناصر خاص سیستم میتوانند آن را تحمل کنند. عملکرد سیستم در مقدار بالاتر از این حد میتواند باعث صدمه فیزیکی به قطعات الکترونیکی و خلل در عملکرد آن گردد. مدیریت گرمایی خوب هر سیستم میتواند از طریق ویژگی ها و ملاحظات طراحی بهینه به دست آید که نمونهای از مشکلات مهندسی واقعی است. ویژگی هایی که از تحقیقات گذشته پیشنهاد شده[4]، عبارتند از:
1- عملکرد
2- قابلیت تولید
3- قابلیت سرویسدهی
4- سازگاری
5- هزینه
1-4- تکنیکهای خنکسازی:
در خنکسازی قطعات الکترونیکی، شیوههای متنوعی وجود دارد که در ادامه به آنها اشاره شده است.
1- خنکسازی هوایی- همرفت آزاد
2- خنکسازی هوایی- همرفت اجباری
3- خنکسازی هوایی-همرفت ترکیبی آزاد و اجباری
4-خنکسازی سیال (جوش، تبخیر) مستقیم یا غیرمستقیم
الف- غوطهوری- فلورو کربنهای همرفت آزاد
ب- غوطهوری- جوشاندن فلوروکربنها
ج- آب- همرفت اجباری
شیوههای اصلی خنکسازی در جدول1-1[5] نشان داده شدهاند.در تحقیق حاضر روش سوم مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. استفاده کارا و مفید از هوا برای خنک کاری، نیازمند درک کامل انتقال حرارت همرفتی می باشد. در ادامه به بررسی پدیده ی همرفت می پردازیم.
جدول 1-1 شیوههای اصلی خنکسازی [5]
روش های خنک سازی
خصوصیات
خنک کردن بوسیله سیال (شامل تبخیر و جوش)همرفت هوای اجباری به علاوه مبدل حرارتی خنک کننده بوسیله آبهمرفت هوای اجباریهمرفت هوای طبیعیغیر مستقیممستقیممولفه ها و وسایل خنک کنندهمولفه صفحه سردمولفه غوطهوری سیال به علاوه مبدل حرارتی (آب، هوا)مبدل حرارتی خنک کننده به وسیله ی آب در مسیر عبور جریان هوامولفه همرفت هوای طبیعی به علاوه دمنده/ فنمولفه همرفتی داخلی و غیره به علاوه تیغه← مدار← تخته← قفسه← چهارچوبخنککننده هاآب و غیرهسیال جداکننده خنثیآب، هواهواهواحرکت دهنده و خنک کننده هاپمپپمپپمپ، دمنده/فندمنده/فننیروی بالابریسرعت خنک کننده هاm/s10-5/0m/s2/0توانایی خنک کننده هازیادخیلی زیادمتوسط- زیادمتوسط- زیادکمحجم تجهیزاتکمکممتوسطمتوسطزیادمیزان آلودگی صوتیکمکممتوسطمتوسط- زیادوجود ندارداطمینان خنک کننده هاکمکممتوسطمتوسطزیاداقتصادکم تا متوسطکم تا متوسطمتوسطمتوسط تا زیادزیادتواناییها و غیرهبه عنوان مثال گاز هلیوم استفاده شده برای کاهش مقاومت حرارتی تماسیتوانایی وابسته به ظرفیت مبدل حرارتی استتوانایی با اثرکوره افزایش مییابد
1-5- همرفت اجباری، طبیعی و مرکب:
حرارت از یک سطح به جریان سیال خنک کننده از طریق انتقال حرارت تابشی و همرفتی منتقل میشود. در تحقیق حاضر به دلیل اینکه حداکثر اختلاف دمای سیال و سطوح کمتر از 45 درجه سانتیگراد است، عمده ی انتقال حرارت از طریق همرفت صورت می گیرد و از انتقال حرارت تابشی صرفنظر می شود[9].
1-5-1- همرفت اجباری داخلی بین صفحات موازی:
جریان داخلی جریانی است که در آن سیال توسط یک سطح محصور می شود(مانند جریان در کانال). لذا لایه ی مرزی نمی تواند بدون محدودیت گسترش یابد.توسعه ی پروفایل های سرعت و دما را برای یک جریان داخلی در شکل های1-4 و 1-5 مشاهده می کنید.
برای جریان داخلی سه حالت موجود می باشد:
1- جریان در حال توسعه بصورت همزمان (توسعه حرارتی و هیدرودینامیک)
2- جریان که از لحاظ هیدرودینامیکی توسعه یافته است و از لحاظ حرارتی در حال توسعه میباشد.
3- شرایط کاملاً توسعه یافته (لایههای حرارتی و جریان توسعه یافتهاند.)

شکل 1-4 توسعه پروفایل سرعت در یک مجرا[10].

شکل 1-5 توسعه پروفایل دما دریک مجرا[10].
برای هر یک از سه حالت بالا روابطی برای محاسبه ی ضریب انتقال حرارت محلی و میانگین و همچنین تعیین مقدار افت فشار در مراجع معتبر مانند کتاب انتقال حرارت جابجایی آقای بیژن ارائه شده است[10].
1-5-2- همرفت طبیعی:
این نوع جریان وقتی روی می دهد که یک نیروی حجمی بر سیالی که در آن تغییرات چگالی وجود دارد اِعمال شود. در اغلب موارد، تغییرات چگالی تابع تغییرات دما است.
برای مثال روی صفحات عمودی گرم تر(یا سرد تر) از سیال محیط، صفحه در امتداد بردار گرانشی است و نیروی شناوری تنها نیرویی است که باعث حرکت سیال در امتداد عمودی رو به بالا(یا رو به پایین) می شود. یکی از شکل های هندسی متداول در جابجایی آزاد، کانال متشکل از صفحات موازی عمودی(یا مایل) است که دو انتهای آن به محیط راه دارند. این صفحات ممکن است دارای پره هایی روی سطح، برای افزایش انتقال حرارت جابجایی آزاد از سطح به محیط باشد. در شکل 1-6 نمونه ای از کانال مذکور مشاهده می شود.
شکل1-6 جریان جابجایی آزاد بین صفحات موازی گرم که دو انتهای آنها در معرض سیال ساکن است[10].
1-5-3- همرفت مرکب:
این نوع جریان ترکیبی از جریان اجباری و جریان طبیعی است. اثر شناوری روی انتقال حرارت در یک جریان اجباری تحت تاثیر جهت نیروی شناوری می باشد. در همرفت مرکب سه حالت ممکن است روی دهد:
1-نیروی شناوری و جریان اجباری هم جهت هستند.
2- نیروی شناوری و جریان اجباری خلاف جهت هستند.
3- نیروی شناوری و جریان اجباری متقاطع هستند.
جریان اجباری به سمت بالا، روی یک صفحه ی عمودی گرم، مثالی برای حالت اول است. جریان اجباری به سمت پایین، روی یک صفحه ی عمودی گرم، نمونه ای برای حالت دوم است. جریان اجباری روی یک صفحه ی گرم افقی نیز نمونه ای از حالت سوم است. گفتنی است که نرخ انتقال حرارت در حالت اول و سوم بیش از حالت دوم است. در تحقیق پیش رو نیز حالت های اول و سوم روی می دهد.
1-6- ضریب انتقال حرارت:
نرخ انتقال حرارت از یک جامد به یک سیال به ازا ی واحد مساحت سطح به صورت رابطه( 1-2) است:
(1-2)

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

کمیت h به عنوان ضریب انتقال حرارت شناخته شده است. با استفاده از معادله (1-2) ضریب انتقال حرارت به صورت زیر تعریف می شود.
(1-3)که n بردار عمود بر سطح وضریب رسانایی سیال است. برای جریانهای داخل کانال بسته به شرایط خاص می توان دمای ورودی سیال، دمای سیال دور از جسم و یا دمای خود جسم را بجای بکار برد.
برای اجسامی که در آنها تولید گرما و یا تلفات حرارتی زیاد است، نمی توان با روش همرفت طبیعی دمای آن را در حد مطلوب نگاه داشت. لذا برای کاهش دمای جسم و افزایش انتقال حرارت از سطح جسم آن را در معرض جریان های اجباری قرار می دهند تا ضریب انتقال حرارت جابجایی به مقدار قابل قبولی افزایش یابد [11]. برای کانال هایی که در کف آنها قطعات گرمازا وجود دارند، بسته به مقدار تولید گرما یکی از روش های همرفت را می توان برای سرد کردن آنها به کار برد. این قطعات در صنایع الکترونیک می توانند نرخ تولید گرمایی متفاوتی داشته باشند. آسی ها(IC) و پردازشگر های الکترونیکی فشرده نمونه هایی از این قطعات گرما زا می باشند. در فصل بعد مطالعات انجام شده در این زمینه ها مورد بررسی قرار می گیرند.
فصل دوم
2- مروری بر تحقیقات گذشته:
در این قسمت مطالعات انجام شده بر روی انتقال حرارت جابجایی آزاد واجباری و میدان جریان در اطراف قطعات و المانهای نصب شده در کف کانال که به صورت عددی و تجربی انجام شده‌اند، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
2-1-پژوهش های جریان های همرفتی روی هندسه های متفاوت:
اُو1 و همکارانش در سال 1976 [12] به بررسی پدیده‌ی همزمان و آرام انتقال حرارت جابجایی آزاد و اجباری درون کانال های مستطیلی، شکل2-1، که دارای شرط مرزی دما و یا شار حرارتی ثابت بوده و زاویه با سطح افق می‌سازد، پرداختند.
شکل2-1 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع[12].
اِعمال تقریب بوزینسک2، ثابت بودن گرادیان فشار محوری و ناچیز گرفتن استهلاک لزج3 فرضیات به کار رفته در این مطالعه می باشند. نتایج بدست آمده برای زوایای مختلف کانال مورد مطالعه قرار گرفته و برای حالت زاویه قایم کانال نیز نتایج با داده‌های تحلیلی مقایسه و صحت نتایج تایید گردیده است. برای نمونه در شکل 2-2 دراعداد رینولدز (Re) پایین و زوایای کوچک، انتقال حرارت ضعیف تری نسبت به حالت قائم مشاهده می شود.
شکل2-2 تغییرات عدد ناسلت بر حسب تغییر زاویه در اعداد رینولدز متفاوت مرجع [12].
در نمودار بالا عدد ناسلت(Nu) و رینولدز(Re0) بر مبنای قطر هیدرولیک وNu0=4.125 می باشد. ضمناً برای(عدد رایلی اصلاح شده)، (نسبت منظری) و(عدد پرانتل) نتایج جریان و انتقال حرارت مستقل از عدد رینولدز بوده است.
یان2 در سال 1994 [13] انتقال جرم وانتقال حرارت جابجایی آرام و همزمان آزاد و اجباری درون یک کانال مستطیلی که با سطح افق زاویه می سازد، شکل2-3، را با استفاده از روش سرعت-گردابه مورد بررسی قرار داد. در این مطالعه اثر شش عدد بدون بعد،2،( عدد رایلی و عدد رایلی اصلاح شده)،(نسبت شناوری)، (نسبت منظری)و (عدد اشمیت)بر روی حل مورد بحث قرار گرفته است. در این بررسی اعداد بدون بعد در بازه ،، ،،وقرار دارند.
شکل2-3 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع [13].
نتایج بدست آمده به طور کلی،گویای این مطلب است که شناوری بر روی میدان سیال و دما‌ی درون کانال اثر قابل ملاحظه‌ای دارد.
بسایه و همکارش3 در سال2000[14] انتقال حرارت جابجایی آزاد و مغشوش توسط هوا در یک کانال قائم با سه چشمه ی حرارتی یکسان را همانطور که درشکل2-4 دیده می شود، بررسی کردند.
شکل2-4 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده مرجع [14].
برای بدست آوردن میدان های جریان و حرارت، از مدل دو بعدی و مغشوش k-ε و روش حجم محدود برای حل مساله استفاده شده است. در این مطالعه تاثیر فواصل بین چشمه های حرارتی و همچنین تاثیر اینکه یکی از چشمه های حرارتی، گرمایی تولید نکند و دوتای دیگر حرارت تولید کنند را بر روی انتقال حرارت جابجایی بررسی شده است. در شکل های 2-5 و2-6 روند تغییرات دمای سطح در امتداد محور Y مشاهده می شود.
شکل2-5 بررسی عدم تولید حرارت توسط یکی از سه چشمه های حرارتی روی توزیع دما مرجع [14].
شکل2-6 تاثیر فواصل بین چشمه های حرارتی روی توزیع دما مرجع [14].
همان طور که در شکل 2-6 دیده می شود، میدان دمایی ایجاد شده توسط چشمه های پلکانی است و با افزایش فاصله بین چشمه های حرارتی، دما کاهش پیدا می کند. ضمنا در حالتی که چشمه ی حرارتی وسطی، تولید حرارت نداشته باشد نسبت به حالتی که چشمه حرارتی بالایی تولید حرارت نداشته باشد، انتقال حرارت بهتری انجام می گیرد. در این تحقیق عدد رایلی برابر می باشد. ضمنا عدد رایلی بر مبنای قطر هیدرولیکی کانال است.
ترخو و همکارنش4 در سال 2010[15] انتقال حرارت آرام آزاد بین صفحاتی با دمای یکنواخت ولی متفاوت،شکل2-7، را به صورت عددی و دو بعدی بررسی کردند. در این تحقیق بازه ی اعداد بدون بعد 0<T_c/T_H <1و 0.1<Ra<〖10〗^5,0.1<Re<〖10〗^5,L/W=10می باشد. اعداد رایلی و رینولدز بر مبنای دهانه ی کانال ،W، هستند.TC دمای صفحه سرد، TH دمای صفحه ی گرم، L طول صفحه،W دهانه کانال و T_∞=298Kمی باشد.
شکل2-7 شماتیکی از هندسه مورد مطالعه مرجع [15].
نتایج بدست آمده نشان می دهد که در اعداد رایلی بالا عدد ناسلت هر دو صفحه از لحاظ مقداری به یکدیگر نزدیکتر هستند و همچنین عدد ناسلت در امتداد طول صفحات گرم و سرد، در جهت جریان هوا کاهش می یابد.
نیسنو5 و همکارانش در سال 2002 [16] با استفاده از روش LES2 به بررسی میدان جریان و انتقال حرارت در اطراف یک مجموعه از المان های مکعبی تولید کننده‌ی حرارت که بر روی یک بُرد الکترونیکی نصب شده بودند، شکل2-8، پرداختند.
شکل2-8 شماتیکی از هندسه ی مورد مطالعه مرجع [16].
در این تحقیق به مطالعه ساختارهای مختلف گردابه‌های تولیدی در اطراف مکعب ها و نقش آنها بر روی انتقال حرارت از مکعب ها پرداخته شده است. توزیع دما بر روی سطح مکعب ها به دلیل اغتشاش اطراف مکعب ها و گردابه های موجود غیر یکنواخت می باشد. در محاسبات عددی از شبکه ی غیر سازمان یافته، به دلیل اینکه در لایه های مرزی شبکه بندی ریزتری تولید می شود، استفاده شده است. در شکل 2-9 شبکه ایجاد شده را مشاهده می کنید.
شکل2-9 شبکه بندی غیر سازمان یافته ی هندسه مورد مطالعه مرجع[16]: الف) نما از بالا ب) نما از کنار ج) نمای سه بعدی.
در اینجا به طور خلاصه، به دلیل تقارن فقط نتایج بدست آمده برای وجوه یکی از مکعب ها در جدول2-1 آورده شده است.
جدول2-1 مقایسه نتایج بدست آمده برای ضریب انتقال حرارت جابجایی،h(W/(m^2 K))، برای وجوه یکی از مکعب های مرجع [16].
بومیک و همکارانش6 در سال 2005[17] مطالعه ی انتقال حرارت جابجایی توسط آب از چهار چشمه ی گرمایی الکتریکی، در یک کانال مستطیلی قائم، شکل2-10، را انجام دادند. در این مطالعه تاثیر شار حرارتی، نرخ جریان و پارامتر های هندسی بررسی شده است. دمای آب ورودی به کانال24درجه سانتیگراد است و شار حرارتی و عدد رینولدز به ترتیب در بازه ی و قرار دارند. ضمنا عدد رینولدز بر مبنای قطر هیدرولیکی کانال می باشد.
شکل2-10 شماتیکی از هندسه ی مدلسازی شده مرجع [17].
نتایج تجربی بدست آمده بیانگر این موضوع است که ضریب انتقال حرارت جابجایی به شدت به عدد رینولدز بستگی دارد و جریان قبل از رسیدن به چشمه ی حرارتی اول، کاملا توسعه یافته می باشد.
پراماچاندرا و بالاجی7 در سال 2006 [18] یک مدل عددی دو‌بعدی برای بررسی همزمان انتقال حرارت جابجایی‌ آزاد و اجباری به همراه تشعشع سطحی از یک کانال افقی، شکل2-11، که دارای چشمه‌های حرارتی می‌باشد را ارائه دادند. آن ها جریان را به صورت دائمی، آرام، تراکم‌ناپذیر و کاملاً گسترش یافته از نظر هیدرودینامیکی و حرارتی فرض کردند. در این مطالعه عدد رایلی برابر در نظر گرفته شده است و اعداد بدون بعد رینولدزو گراشف()در بازه یو قرار دارند. شار حرارتی نیز در بازه ی می باشد. در این تحقیق اثر پارامترهای هندسی از قبیل فاصله‌ی میان دیواره‌های کانال و اندازه‌ی چشمه‌های حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است.
شکل2-11 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع [18].
دامنه مورد مطالعه و شرایط مرزی مورد استفاده در این بررسی در شکل2-12 به طور واضح، آورده شده است.
شکل2-12 دامنه ی محاسباتی مسئله و شرایط مرزی مرجع [18].
براساس نتایج بدست آمده در شکل‌های2-13 و 2-14 دمای بدون بعد با افزایش عدد رینولدز به صورت غیرخطی و با افزایش عدد گراشف به صورت خطی کاهش می‌یابد.

شکل2-13 تاثیر عدد رینولدز روی دمای بی بعد شده در مرجع [18].
شکل2-14 تاثیر عدد گراشف روی دمای بی بعد شده مرجع [18].
ReS بر مبنای S(دهانه ی کانال) وReSref=500 می باشد.
آرکویس و همکاران 8در سال 2007 [19] مدلی عددی و دو بعدی را برای بررسی و مطالعه‌ی پارامترهای خنک‌کاری یک مجموعه از بلوک‌ها به عنوان چشمه‌های حرارتی متمرکز، شکل2-15، با استفاده از یک جریان هوای آرام ارائه نمودند. در این مطالعه عدد رینولدز مقدار های متفاوت (عدد رینولدز بر مبنای دهانه ی ورودی جریان هوا می باشد)و عدد پرانتل مقدار Pr=0.7 به خودگرفته‌اند.
شکل2-15شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع [19].
در حالت کلی مشاهده شد که خنک‌کاری مؤثر بلوک‌ها با افزایش عدد رینولدز و کاهش ارتفاع کانال افزایش می‌یابد و نرخ انتقال حرارت برای بلوک‌های کوچکتر و با فاصله‌ی بیشتر، نیز زیاد می‌شود. در جدول 2-2 مقایسه ای بین عدد ناسلت بدست آمده از مطالعه ی آقای آرکویس با مطالعه‌ی آقای لین[20] در سال1997 نشان داده شده است.
جدول2-2 مقایسه عدد ناسلت بدست آمده از مطالعه ی آقای آرکویس با نتایج تجربی بدست آمده از مطالعه ی آقای لین در سال1997 [19].
گویمارایس و منون 9در سال 2008 [21] اثر انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد و اجباری را در یک کانال زاویه‌دار با چشمه‌های حرارتی مجزا که بر روی صفحه‌ی تحتانی کانال قرار داده شده بودند، شکل2-16، را مدل‌سازی کردند. در این مطالعه اعداد بی بعد گراشف و رینولدز در بازه ی قرار دارند. آنها معادلات حاکم را با روش المان محدود حل کردند.
شکل2-16 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع [21].
مشاهده شد که زاویه سطوح بر انتقال حرارت در اعداد رینولد کوچکتر اثر بیشتری می‌گذارد و در حالت کلی وقتی که زاویه سطح بین 45 تا 90 درجه قرار دارد، پایین‌ترین توزیع دما بر روی بلوک‌ها بدست می‌آید. همان طور که در شکل 2-17 دیده می شود، عدد ناسلت در تمام زوایا در یک عدد گراشف خاص، با افزایش عدد رینولدز زیاد می شود. ضمنا نتایج عددی این تحقیق با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده و صحت مدل به تأیید رسیده است.
شکل2-17 نمودار تغییرات عدد ناسلت بر حسب عدد رینولدز در زوایای مختلف در مرجع [21].
هاموچ و بسایه10 در سال 2009 [22] به بررسی عددی انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد و اجباری توسط هوا، از دو مکعب، که دارای دو چشمه‌ی حرارتی یکسان و در یک کانال افقی، شکل2-18، با فاصله‌ی معین در راستای حرکت هوا قرار داده شده‌اند، به صورت دو بعدی پرداختند. در این مطالعه معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی با روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل حل شده‌اند.
شکل2-18 شماتیکی از هندسه مدلسازی شده به همراه پارامترهای هندسی مربوطه مرجع [22].
نتایج نشان می‌دهد که انتقال حرارت به طور قابل ملاحظه‌ای برای Pr=0.7 و 30 < Re < 5 افزایش پیدا می‌کند. همچنین میانگین عدد ناسلت برای مکعب اولی بزرگتر از دومی بوده و انتقال حرارت با افزایش ارتفاع و پهنای مکعب‌ها، افزایش پیدا می‌کند. در شکل 2-19 تغییرات عدد ناسلت میانگین، بر حسب عدد رینولدز مشاهده می شود.
شکل2-19 نمودار عدد ناسلت چشمه های گرمایی بر حسب عدد رینولدز برای شکل2-18 از مرجع [22].
یانگ و همکارانش11 در سال 2010 [23] انتقال حرارت جابجایی همزمان آزاد و اجباری در یک کانال مورب با یک فین در سطح پایینی کانال، شکل2-20، را به صورت عددی و دو بعدی بررسی کردند. معادلات حاکم بر این مسئله با روش حجم کنترل با شبکه‌بندی غیر یکنواخت حل شده اند. در این مطالعه اعداد بی بعد پرنتل ،رینولدز،(ضریب رسانش فین و ضریب رسانش سیال) و ریچارد سن() به ترتیب در بازه‌های،، و قرار دارند.
شکل2-20 شماتیکی از هندسه ی مدلسازی شده مرجع [23].
برای نمونه در شکل 2-21 ، ناسلت محلی در امتداد سطح فین (در جهت محورx) برای مختلف نشان داده شده است.
شکل2-21 نمودار تغییرات عدد ناسلت در امتداد سطح فین شکل2-20از مرجع [23].
نتایج بدست آمده بیانگر افزایش ماکزیمم انتقال حرارت با افزایش نسبت منظری فین و عدد رینولدز می باشد. همچنین ماکزیمم انتقال حرارت با افزایش نسبت منظری فین و زاویه کانال افزایش می یابد. نسبت منظری بهینه فین نیز با افزایش عدد رینولدز، افزایش و با افزایش، کاهش می یابد.
پیراساکی12 در سال2011]24[ انتقال حرارت جابجایی آرام و همزمان آزاد و اجباری توسط هوا،در بالا وپایین یک کانال مستطیلی در حضور چشمه های حرارتی، را به طور تجربی بررسی کردند. سطوح بالایی و پایینی کانال هر کدام با چهار ردیف هشت تایی چشمه های حرارتی با شار حرارتی ثابت، پوشانده شده اند. سایر دیواره های کانال عایق می باشند.این مطالعه تجربی برای نسبت های مختلف ارتفاع به پهنای کانال ()در اعداد رینولدز و گراشف مختلف انجام شده است. در این بررسی با اندازه گیری های تجربی، توزیع دمای متوسط سطوح و توزیع عدد ناسلت بدست آمده و تاثیر عدد رینولدز و گراشف روی آنها بررسی شده است. شکل 2-22 شماتیک دستگاهی که مطالعه تجربی و داده برداری با کمک آن صورت گرفته است را نشان می دهد.
شکل2-22 شماتیکی از دستگاهی که داده برداری تجربی با کمک آن توسط مرجع [24] صورت گرفته است.
نتایج بدست آمده نشان می دهد که انتقال حرارت جابجایی از چشمه های حرارتی سطح پایینی توسط مکانیزم ترکیبی همرفتی و از چشمه های حرارتی سطح بالایی بیشتر توسط مکانیزم اجباری انجام می شود. ضمناً در نسبت های بزرگتر، مکانیزم آزاد در خنک سازی قطعه ی الکتریکی موثر تر است. شکل 2-23 تاثیر اندازه‌ی نسبت ارتفاع به پهنای کانال، بر روی انتقال حرارت و دمای چشمه های حرارتی را نشان می دهد و بیانگر این مطلب است که ماکزیمم عدد ناسلت و مینیمم دمای چشمه های حرارتی در ماکزیمم عدد رینولدز روی می دهد. ضمنا عدد ناسلت و رینولدز بر مبنای قطر هیدرونیک کانال، Dh=2HW/(H+W)، می باشد.
شکل2-23 تاثیرنسبت روی انتقال حرارت و دمای چشمه های حرارتی در مرجع [24].
مطالعات گذشته را می‌توان به طور خلاصه در جدول2-3 ملاحظه نمود.
جدول 2-3 مشخصات بررسی های گذشته انتقال حرارت داخل کانال با چشمه های حرارتی
مرجعنویسندهسالجریان آزاد یا اجباریزاویه کانال با سطح افق (درجه)مطالعه ی عددی یا تجربیتعداد چشمه های حرارتیبازه ی عدد رینولدزبازه ی عدد گراشفعدد پرانتلهندسه ی جریاننوع جریان12اُو و همکارانش1976ترکیبی0،30،60،90عددیصفر500-50104-1052 بعدیآرام و دائمی13یان1994ترکیبی30عددیصفر1000-10105-107/02 بعدیآرام و دائمی14بسایه و همکارانش2000ترکیبی90عددیسه500-100-105×5
106×57/02 بعدیآرام و دائمی15ترخو و همکارانش2010آزاد90عددیصفر104-1/0105-1/07/02 بعدیآرام و دائمی16نیسنو و همکارانش2002اجباری0عددیشانزده130004×1037/03 بعدیمتلاطم17بومیک و همکارانش2005اجباری90عددیچهار220-40106-10572 بعدیآرام و دائمی18پراماچاندرا و همکارش2006ترکیبی0عددیچهار1000-250-104×5/6
106×3/47/02 بعدیآرام و دائمی19آرکویس و همکارش2007اجباری0عددیپنج500-100106-1057/02 بعدیآرام و دائمی21گویمارس و همکارش2008ترکیبی0،30،60،90عددیسه1000-1105-1037/02 بعدیآرام و دائمی22هاموچ و همکارش2009ترکیبی0عددیدو30-5105-1037/02 بعدیآرام و دائمی23یانگ و همکارش2010ترکیبی0،30،60،90عددییک400-50105-107/02 بعدیآرام و دائمی24پیراسکی و همکارش2011ترکیبی0تجربیچهار2150-850-107×6/2
107×47/02 بعدیآرام و دائمی
2-2- ویژگی های پژوهش حاضر:
همانگونه که در جدول 2-3 مشاهده می‌شود، مطالعات صورت گرفته عموماً از رژیم آرام استفاده نموده‌اند و سیال کاری هوا می‌باشد. جریان دائمی و با صرفنظر از تشعشع فرض شده است که در بخش4-7 مختصری در این مورد آورده شده است [9]. زاویه‌های در نظر گرفته شده برای سطح کانال عموماً مربوط به کانال های افقی و یا بعضاً عمودی بوده و تنها 3 مطالعه تاثیر 4 زاویه‌ی مختلف را در نظر گرفته‌اند که آنها نیز محدود به افزایش زاویه‌ی 30 درجه‌ای می‌باشد. با توجه به مباحث قبلی مطالعات، پژوهش حاضر شامل موارد زیر است:
1- بررسی انتقال حرارت جابجایی با افزایش 15 درجه‌ای زاویه‌ی کف کانال در هر مرحله.
2- اعداد رینولدز مورد مطالعه عموماً کمتر از 1000 (در ناحیه آرام) می‌باشند و در مطالعه‌ی حاضر سعی شده است که کلیه‌ی ناحیه آرام از عدد رینولدز 1 تا 1000 پوشش داده شود . این محدوده از عدد رینولدز به عنوان جریان آرام در مطالعه آقای گویمارس و همکارش [21] و بیشتر از این محدوده نیز در مطالعه ی آقای پیراسکی و همکارش [24] انتخاب و ارزیابی گردیده است.
3- برای تغییرات عدد گراشف در این مطالعه سعی شده است که کلیه اعداد از 104 تا 106 مورد بررسی قرار گیرند.
4- در تمامی مطالعات گذشته به جز یک مورد (که آن نیز جریان متلاطم می‌باشد) شبیه‌سازیهای عددی به صورت دو بعدی انجام گرفته است (حتی در برخی از مطالعات از ارتفاع چشمه‌های حرارتی نیز صرفنظر شده است). برای واقعی تر شدن محاسبات در این مطالعه میدان جریان و دما به صورت سه بعدی در نظر گرفته شده است.
در مجموع بایستی بیان نمود که در این مطالعه سعی شده است حداقل ساده‌سازی در شبیه‌سازی استفاده گردد و تا حد ممکن نتایج واقعی‌تر و در محدوده‌ی وسیع تری از پارامترها هندسی متفاوت حاصل شود.
فصل سوم
3-تعریف مسئله:
3-1-شرح مسئله:

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید