Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,Ebrahim Shirani,Mohsen Saghafian
احمد صداقت (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Aydin Saberian
آیدین صابریان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
In this study, slip-flow heat transfer in a laminar, steady state, two-dimensional incompressible flow betwee parallel plates micro channel is investigated. Both hydrodynamically and thermally fully developed flow case is examined. A new method for modeling of micro-flows is presented. Navier-stokes equations are developed by using perturbation expansions of velocity, pressure and temperature fields. Different orders of equations in dependence of Knudsen number are obtained. In this study three-term expansions are used, so three set of equations are obtained. Each set of these equations are solved. The computations are performed for micro channels with CHF (Constant Heat Flux) and CWT(Constant Wall Temperature) boundary conditions to obtain heat transfer characteristics of gaseous flow in slip regime. Slip boundary conditions used to solving governing equations. The effects of creep flow and viscous dissipation are neglected in this study. The numerical methodology is based on Semi-Implicit Method for Pressure-linked Equations (SIMPLE) method. The effect of Knudsen number on Nusselt number and friction factor is numerically determined. It was found that Nusselt number and friction coefficient were substantially reduced for slip flow regimes compared with the continuum flows. The obtained solutions are compared with both available numerical and analytical results and found that present results has good agreement with other works. Also in present study the effects of Axial heat condition, Thermal creep flow and accommodation coefficients on heat transfer rate are investigated separately. Obtained results are compared with other researcher results that are available and found that there is a good agreement between them. It is shown that when Peclet number decreases, the role of axial heat conduction in heat transfer become more important. For thermal creep flow, it is found that if temperature gradient has a same direction with main flow, heat transfer rate increases. The study on role of accommodation coefficients variations shows that increasing in thermal accommodation coefficient lead to increasing in heat transfer rate and increasing in momentum accommodation coefficient decreases the Nusselt number.In all this results, it is found that when Knudsen number is increasing, deviation from analytical results is increasing. So in this method, for high Knudsen number we should use more terms in perturbation expansions. Key Words: heat transfer, slip-flow, micro-channel, parallel-plates, Nusselt number, perturbation expansion.
شیوه ی جدیدی از مدل سازی جریان های میکرو در این پایان نامه ارائه می گردد. ابتدا با استفاده از بسط اختلالی میدان های سرعت، فشار و دما معادلات پیوسته ی حاکم بر دینامیک سیال توسعه داده می شوند. سپس مرتبه های مختلفی از معادلات نسبت به عدد نودسن استخراج می گردد. شرایط مرزی لازم برای حل هر مرتبه از این معادلات، از طریق جایگزاری بسط های اختلالی در شرایط مرزی کلی برای لغزش سرعت و پرش دما به دست می آیند. در این تحقیق از بسط های اختلالی سه جمله ای استفاده می شود و به سه مرتبه از معادلات O(1) ، O(Kn) ، O(Kn 2 ) و شرایط مرزی مربوط به هر یک استخراج می شود.معادلات O(1) در واقع همان معادلات ناویراستوکس غیرلغزشی می باشند. همچنین معادلات O(Kn) و O(Kn 2 ) تصحیحات لازم به دلیل لغزش سرعت و پرش دما حاکم می باشند. این مجموعه از معادلات با استفاده از روش حجم محدود در حالت دوبعدی و بر روی یک شبکه ی staggered گسسته سازی می شوند. الگوریتم کلی حل شامل سه مرحله می باشد: مرحله ی اول، شامل حل معادلات مرتبه ی اول به همراه شرایط مرزی مرتبه ی اول است. مرحله ی دوم، شامل حل معادلات مرتبه ی نودسن، O(Kn) به همراه شرایط مرزی مرتبه ی نودسن است. شرایط مرزی این مرحله از طریق برازش میدان های مرحله ی اول بر روی دیواره ها حاصل می گردد. مرحله ی سوم، شامل حل معادلات مرتبه ی O(Kn 2 ) به همراه شرایط مرزی مرتبه ی O(Kn 2 ) می باشد. همچنین شرایط مرزی این مرحله از طریق برازش میدان های مرحله ی دوم بر روی دیواره ها حاصل می گردد. به منظور حل مجموعه ی معادلات گسسته سازی شده، یک برنامه ی کامپیوتری سه بخشی تدوین شده است. هر بخش از این برنامه یک مرتبه از معادلات را با استفاده از الگوریتم SIMPLE حل می کند.انتقال حرارت جریان تراکم ناپذیر و لغزشی میکروپواسل با استفاده از روش اختلال به صورت عددی حل می گردند. نتایج عددی روش اختلال با نتایج سایر محققین مقایسه می شوند. همچنین نتایج حاصل از روش اختلال با نتایج حاصل از مدل های لغزشی مختلف مقایسه می گردند دیده شد که در اعداد نودسن کوچک مطابقت بسیارخوبی بین نتایج کار حاضر با نتایج دیگران دیده می شود. این امر نشان می دهد که در روش اختلال، با افزایش عدد نودسن به تصحیحات بیشتری نیاز است. لیکن چنین کاری به لحاظ محاسباتی سنگین و پرهزینه می باشد کلمات کلیدی: 1- میکرو جریان 2-رژیم جریان لغزشی 3-انتقال حرارت 4-بسط اختلال 5-عدد نوسلت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی