پایان نامه: مطالعه‌ی عددی سه بعدی انتقال حرارت جابجایی همزمان اجباری و آزاد، در یک کانال مورب
پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)
مطالعه‌ی عددی سه بعدی انتقال حرارت جابجایی همزمان اجباری و آزاد، در یک کانال مورب به همراه چشمه‌های حرارتی
استاد راهنما:
دکتر محمود یعقوبی
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
متن پایان نامه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
پیشرفت سریع در صنایع الکترونیک و نیاز به حداقل کردن حجم وسایل الکترونیکی در کنار اثر نامطلوب تولید گرما در این گونه وسایل، دلیل افزایش تمایل به بررسی پدیده‌ی خنک‌کاری وسایل الکترونیکی می‌باشد. با توجه به محدودیت هایی که برای انجام آزمایشات تجربی و تهیه وسایل لازم برای مطالعه تجهیزات گرمازا وجود دارد، بررسی ها و تحقیق در باره خنک کاری وسایل الکترونیکی، به سمت مطالعات محاسباتی معطوف گردیده است. برای قطعه های الکترونیکی با هندسه پیچیده، انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد و اجباری به کمک هوا به علت کاهش ابعاد، افزایش سرعت پردازش مدل های محاسباتی و مسایل عملی، هنوز یک مسئله‌ی نوین و ضروری برای تحقیق می‌باشد. در بعضی از این تجهیزات، قطعات گرمازا در محفظه خاصی مانند یک کانال در کنار یکدیگر قرار دارند.
در مطالعه حاضر انتقال حرارت همزمان جابجایی آزاد واجباری آرام و دائمی در یک کانال مورب با سه چشمه حرارتی مکعبی به صورت سه بعدی مدلسازی شده است. معادلات حاکم در نرم افزار فلوئنت با بهره گرفتن از روش حجم کنترل، گسسته سازی شده و با روش simple، میدان سرعت تعیین گردید و میدان سرعت و دما با توجه به کوپل بودن آنها، به صورت همزمان با یکدیگر حل شده اند.
پژوهش برای عدد گراشف در بازه ، عدد رینولدز در بازه ، زاویه کانال با سطح افق در بازه و مقدار گرمای تولیدی در بازه انجام شده است. همچنین عدد پرانتل سیال نیزPr=0.7 برگزیده شده است.
| ددر بررسی انتقال حرارت و جریان سیال، تاثیر پارامتر های فوق یعنی عدد گراشف، عدد رینولدز، زاویه کانال و مقدار تولید گرمای چشمه های حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است. به طور مثال در یک زاویه مشخص با افزایش عدد رینولدز عدد ناسلت افزایش می یابد. همچنین تغییرات زاویه در اعداد گراشف بالاتر تاثیر بیشتری بر روی عدد ناسلت دارد که ناشی از انتقال حرارت جابجایی آزاد است. برای هر حالت چگونگی توزیع حرکت سیال به صورت خطوط جریان، توزیع دما بر روی هر یک از مکعب ها و تغییر ضریب جابجایی گرمایی در نمودار های مختلف رسم شده و در انتها سعی شده موقعیت مکعب ها در انتقال حرارت و اثر پارامترهای عمده به صورت روابطی عملی و کاربردی مشخص و ارائه گردد. |
فهرست مطالب
فصل اول
۱- مروری بر مفاهیم اولیه.۲
۱-۱- مقدمه.۲
۱-۲- جریان اطراف صفحات ضخیم۳
۱-۳- خنک سازی سیستم های الکترونیکی۵
۱-۴- تکنیک های خنک سازی۶
۱-۵- همرفت اجباری، طبیعی و مرکب.۸
۱-۵-۱- همرفت اجباری داخلی بین صفحات موازی۸
۱-۵-۲- همرفت طبیعی.۹
۱-۵-۳- همرفت مرکب ۱۰
۱-۶- ضریب انتقال حرارت۱۱
فصل دوم
۲- مروری بر تحقیقات گذشته.۱۳
۲-۱- پژوهش های جریان همرفتی روی هندسه های متفاوت۱۳
۲-۲- ویژگی های پژوهش حاضر.۳۰
فصل سوم
۳- تعریف مسئله۳۲
۳-۱- شرح مسئله۳۲
۳-۲- معادلات حاکم۳۵
فصل چهارم۳-۳- شرایط مرزی۳۶
۴- روش حل مسئله.۳۹
۴-۱- مقدمه۳۹
۴-۲- تنظیمات نرم افزار گمبیت.۳۹
۴-۳- بررسی استقلال نتایج از شبکه۴۱
۴-۴- تنظیمات نرم افزار فلوئنت.۴۲
۴-۵- اعتبار سنجی نتایج۴۳
۴-۶ بررسی تغییرات زمانمند مسئله.۴۶
۴-۷ بررسی اثرات تشعشع در مسئله مورد تحقیق۴۷
فصل پنجم
۵- نتایج.۴۹
۵-۱- مقدمه.۴۹
۵-۲- خطوط دما ثابت و خطوط جریان۴۹
۵-۳- نمودار عدد ناسلت بر حسب زاویه۷۲
۵-۴- روابط تخمینی عدد ناسلت برحسب اعداد بی بعد در زوایای مختلف.۸۱
۵-۵- بررسی اثر پارامتر های هندسی نظیر طول مکعب ها و فاصله بین آنها.۸۱
۵-۶- مجموعه بهینه از پارامترهای مورد بررسی برای حداکثر کردن انتقال حرارت.۹۱
۵-۷- بررسی افت فشار۹۲
۵-۸- بررسی مسئله به صورت غیر دائمی.۹۳
فصل ششم
۶- نتیجه گیری و پیشنهادات۱۰۰
۶-۱- نتیجه گیری ۱۰۰
۶-۲-پیشنهادات.۱۰۱
منابع و مآخذ ۱۰۲
– 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.
۱-۲- 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 شکل۱-۱، 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.
| (۱-۱) |
| حجم: | 2.53 MB |
| فایل‌ها: | 65 |
- حذف کش
