| Abstract |
Ar daudzstūra šķēršļiem iebūvētu mikrokanālu radiatoru termiskā veiktspēja tika pētīta,
izmantojot skaitļošanas simulācijas un matemātisko modelēšanu, lai uzlabotu siltuma izkliedi
kompaktās elektroniskās un mikromēroga ierīcēs. Izmantojot ANSYS Fluent 2019 R2, tika
modelēta šķidruma plūsma un siltuma pārneses uzvedība, pamatojoties uz vienmērīga stāvokļa,
nesaspiežamu, lamināru un vienfāzes pieņēmumu. Vadošās Navjē-Stokesa un enerģijas
vienādojumi tika diskretizēti, izmantojot galīgo tilpumu metodi (FVM). Par darba šķidrumu
izmantoja dejonizētu ūdeni ar termofizikālajām īpašībām, kas atkarīgas no temperatūras un
novērtētas 300 K temperatūrā. Mikrokanālu ģeometrija ietvēra sešstūrainus (sešstūrainus) un
astoņstūrainus (astoņstūrainus) šķēršļus, kas vienmērīgi izvietoti taisnstūrveida plūsmas
apgabalā. Strukturēts siets ar izsmalcinātiem robežslāņiem nodrošināja precīzu ātruma un
temperatūras gradientu izšķirtspēju. Robežnosacījumi ietvēra vienmērīgu ieplūdes ātrumu 1, 2
un 5 m/s un nemainīgu siltuma plūsmu 50 W/m² un 100 W/m², ko piemēroja apakšējai sienai,
bet augšējā un sānu sienas bija adiabātiskas. No simulācijām tika iegūti galvenie veiktspējas
parametri, tostarp spiediena kritums, temperatūras sadalījums, ātruma kontūras, Nusselta
skaitlis un siltuma pretestība. Rezultāti parādīja, ka astoņstūrainie kanāli ir pārāki par
sešstūrainajiem, sasniedzot 15-20 % augstāku termiskās veiktspējas koeficientu (TPF),
pateicoties labākai sajaukšanai un zemākām spiediena sankcijām. Lai gan sešstūrainajos
kanālos bija nedaudz augstāka lokalizētā siltuma pārnese, tajos bija arī augstāka šķidruma
temperatūra un spiediena kritums - īpaši pie lielākas siltuma plūsmas -, kas norāda uz lielāku
termisko spriedzi un mazāku ilgtermiņa stabilitāti. Lai novērtētu ģeometrijas un ieplūdes
ātruma ietekmi uz veiktspējas rādītājiem, tika veikta parametru un jutīguma analīze. Kopumā
astoņstūra formas mikrokanāli uzrādīja augstāku termohidraulisko efektivitāti, padarot tos
piemērotākus mazjaudas dzesēšanas lietojumiem, piemēram, mikrosūkņu vai akumulatoru
darbināmām sistēmām. Šis darbs nodrošina apstiprinātu uz simulāciju balstītu sistēmu
optimizētai siltuma vadībai, izmantojot mikrokanālu konstrukcijas. |
