معادله ماکسول | ... | |
هانگ در دو مقاله خود [42] و [43] انتقال حرات جابجایی در میکروکانال از دیدگاه قانون دوم را مورد بررسی قرار داد. او دریافت که اگر چه جمله اتلاف لزجی مهمترین پارامتر در تولید انتروپی نیست، اما بسیار تأثیرگذار است. لذا او نتیجه گیری کرد که بر اساس نتایج مقالات خود و همچنین مقالات دیگر، در تحلیل انتقال حرارت در ابعاد میکروکانال، این جمله باید در نظر گرفته شود. ستین و همکاران [44] جریان دوبعدی سیال را در یک میکرولوله با در نظر گرفتن اثر رقیقشدگی، اتلاف لزجی و هدایت محوری با شرایط مرزی شار حرارتی ثابت بررسی کردند. آنها برای حل معادله انرژی از روش تحلیلی و نرمافزار Mathematicaاستفاده کردند. نتایج بیانگر این مطلب بود که عدد ناسلت موضعی با افزایش عدد نادسن و برینکمن افزایش مییابد. با افزایش عدد نادسن نیز اثر عدد برینکمن بر عدد ناسلت کمرنگتر میشود. مکرانی و همکاران [45] به بررسی تجربی جریان درون یک میکروکانال مستطیلی طویل پرداختند. بررسی نتایج هیدرودینامیکی و گرمایی نشان داد که با تغییر قطر هیدرولیکی از mm1 تا mµ100 دادههای تجربی استخراج شده با نتایج بدست آمده از روابط کلاسیک کانالهای در ابعاد بزرگ مطابقت دارد. آنها نتیجهگیری کردند که برای میکروکانالهایی با دیواره هموار و قطرهای هیدرولیکی بزرگتر و مساوی mµ100، قوانین و روابط جریان و انتقال حرارت جابجایی (ناویر-استوکس) قابل استفاده است. با توجه به پراکندگی نتایج موجود در زمینه میکروکانال، محققان مختلف به بررسی و تحلیل نتایج موجود مقالات تجربی پرداخته و با بحث در زمینه دلایل انحرافات دیده شده، به مقایسه توجیههای متعدد ارائه شده در این مقالات پرداختند. کو و کلینستروئر [46] با بررسی مقالات تجربی مرتبط با میکروکانالها، آنها را به سه دسته تقسیم کردند. دسته اول بر ناپایداری جریان در ابعاد کوچک تأکید دارند. دسته دوم تغییرات لزجت را عامل انحراف جریان از تئوری متداول آن میدانند و دسته سوم معتقدند که هیچ انحرافی وجود ندارد و تنها عامل آن را مشکلات در اندازهگیری در ابعاد کوچک میدانند. با مطالعه نتایج آنها نظر گروه سوم را به واقعیت نزدیکتر دانستند. نتایج بدست آمده توسط کو و کلینستروئر [46] را میتوان بصورت زیر خلاصه کرد: الف- برای میکروکانالها اثر ورودی حرارتی باید در نظر گرفته شود که تابعی از طول کانال، نسبت منظر و عدد رینولدز است. برای کانالهای کوتاه و همچنین کانالهایی با نسبت منظر بالا یا اعداد رینولدز بالا این اثر حائز اهمیت میشود. ب- در زمینه اثر لغزش برای مایعات، استفاده از عدد نادسن معمول در گازها برای مایعات مجاز نیست و یک عدد نادسن جدید تعریف میشود [47]: (5-2) که در آن فاصله بین ملکولی است که برای ملکولهای آب حدود 3 آنگستروم (3/0 نانومتر) است و طول مشخصه سیستم یا قطر هیدرولیکی آن است. بدین ترتیب نتیجه گیری میشود که برای آب، تنها در کانالهایی با قطر هیدرولیکی کمتر از mµ 3/0 لغزش اتفاق خواهد افتاد. از طرف دیگر آنها با در نظر گرفتن معادله ماکسول: (5-3) که در آن سرعت لغزش سیال در دیواره و طول لغزش است، و استفاده از فاصله بین ملکولی (3 آنگستروم) بعنوان طول لغزش، به حل معادلات حاکم بر جریان در یک کانال مربعی mµ200 ×mµ200 پرداختند. آنها حداکثر میزان لغزش سرعت را m/sµ14 محاسبه کردند که در مقایسه با سرعت متوسط سیال و در ابعاد در نظر گرفته شدهی کانال، مقدار کمی میباشد. در نهایت استفاده از شرط مرزی لغزش را برای جریان مایعات در میکروکانالها جایز ندانستند. ج- اثر اتلاف لزجی بر افت اصطکاکی برای سیال آب، تنها برای قطرهای هیدرولیکی کمتر از mµ100 حائز اهمیت است. مورینی [48] با بررسی بیش از 80 مقاله تجربی در زمینه جریان و انتقال حرارت درون میکروکانال تا سال 2004 به دستهبندی انحرافات مشاهده شده پرداخت. با وجود این دستهبندی، او با مقایسه نتایج مقالات مشاهده کرد که میزان انحراف مشاهده شده در مقالات رو به کاهش و حذف است. او این امر را با توسعه چشمگیر در تکنیکهای ساخت میکروکانالها بهمراه کاهش زبری سطح آنها و کنترل مناسبتر سطح مقطع میکروکانال و همچنین پیشرفت در دقت و اطمینانپذیری وسایل اندازهگیری توجیهپذیر دانست و لذا نتیجهگیری کرد که نتایج قبلی تجربی مربوط به میکروکانال قابل استناد نیست. رضانیا و روزندال ]50[ اثر یک مولد ترموالکتریک را روی یک سینک حرارتی میکروکانالی موازی بررسی کردند. آنها اثر چیدمان همگانی[1] در ورودی را روی توزیع جریان آرام در میکروکانالها در گستره وسیعی از افت فشار در طول سینک حرارتی مورد بررسی قرار دادند و برای شرایط کاری شان به توان پمپاژ بهینه دست یافتند. سور و لیو ]51[ بصورت آزمایشگاهی جریان دوفازی گاز- مایع در میکروکانالها با قطرهای هیدرولیک مختلف را مورد بررسی قرار دادند. آنها اثرات اندازه کانال و سرعت مرحله ای ظاهری روی الگوی جریان دوفازی و افت فشار مخلوط هوا- آب در میکروکانالهای دایروی را ارائه کردند و مدل بهینه برای افت فشار را معرفی کردند.
[شنبه 1401-04-18] [ 10:17:00 ق.ظ ]
لینک ثابت
|