بررسی عددی تاثیر حضور پره در هیت‌سینک حاوی ماده تغییر فاز دهنده بر فرآیند ذوب و انتقال حرارت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این مقاله فرآیند ذوب و انتقال حرارت درون یک هیت­سینک مستطیلی دارای یک تک پره که از ماده تغییر فاز دهنده پر شده است به صورت عددی بررسی شد و تاثیر موقعیت و نسبت هندسی پره بر بهبود انتقال حرارت و توزیع دما درون ماده تغییر فاز دهنده مطالعه شد. حل عددی دوبعدی معادلات حاکم توسط نرم‌افزار انسیس-فلوینت به دست آمد. موقعیت پره روی هر چهار دیواره محفظه در نظر گرفته شده است و حداقل سه محل استقرار روی هر دیواره مطالعه شده است. سطح پره در تمامی این مطالعه برابر با عددی ثابت می‌باشد و سه نسبت هندسی برای پره فرض شده است. نتایج شبیه سازی­های عددی نشان داد که حضور پره روی دیواره سمت چپ و سمت راست همواره باعث بهبود انتقال حرارت می‌گردد. به علاوه پره با نسبت ظرافت بزرگتر باعث یکنواختی بیشتر در دمای ماده تغییر فاز دهنده شد و همزمان کاهش بیتشری را در دمای ماکزیمم مربوط به سطح هیت­سینک ایجاد نمود. در همه حالات مورد بررسی، بیشترین بهبودها برای حالتی مشاهده شد که پره در دیواره سمت چپ مستقر باشد. مشخص شد که حضور پره به صورت جدی انتقال حرارت مرکب از جابجایی آزاد و رسانایی را کنترل می‌کند و با انتخاب محل و نسبت هندسی مناسب برای آن، می‌توان ضریب انتقال حرارت کلی را نسبت به وضعیت بدون پره تا حدود 75 درصد بهبود داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the effect of the presence of fins in a phase-change material filled heat-sink on the melting and heat transfer

نویسندگان [English]

  • Jafar Jamaati
  • Mohsen Soltani Sameleh
Mechanical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

The melting and heat transfer process in a rectangular heat sink with a single fin filled with phase-change material was numerically investigated, and the effect of the position and geometric ratio of the fin on improving the heat transfer and temperature distribution uniformity inside the phase change material was studied. A 2D numerical solution of governing equations was obtained using ANSYS-FLUENT software. The fin positions on all four walls of the chamber were considered, and at least three locations on each wall were examined. The fin area was constant throughout the study, and three geometric ratios were assumed for the fin. The results of the numerical simulations showed that the presence of fins on the left and right walls always improved heat transfer. In addition, fins with a larger fineness ratio caused greater uniformity in the temperature of the phase-change material and simultaneously caused a greater reduction in the maximum temperature of the heat sink surface. In all cases studied, the greatest improvements were observed when the fin was located on the left wall. It was found that the presence of the fin significantly controls the combined heat transfer of free convection and conduction, and by choosing the appropriate location and geometric ratio for the fin, the overall heat transfer coefficient can be improved by approximately 75% compared with the case without fins.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat transfer
  • phase change material
  • fin
  • heat sink