Моделирование сопряженного теплообмена в микроканалах в среде OpenFOAM
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(5)-14
Аннотация
В работе с использованием инструментов пакета OpenFOAM проведено численное моделирование вынужденного конвективного теплообмена в кремниевом микроканальном радиаторе. В качестве теплоносителя использовалась однофазная жидкость – вода. Модель микроканального радиатора представлена в виде кремниевой подложки длиной 10 мм, с прямоугольными микроканалами шириной 57 мкм и глубиной 180 мкм. расположенными по всей длине радиатора. Выполнен сравнительный анализ в виде кроссплатформенной верификации полученных численных результатов с данными сторонних авторов. Анализ полученных данных показал хорошую сходимость результатов исследования и возможность применения пакета OpenFOAM в качестве расчетной среды для численного моделирования физических процессов, протекающих в канальных радиаторах.
Об авторах
Елена Сергеевна БАЙМЕТОВА
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
Россия
Старший преподаватель кафедры "Тепловые двигатели и установки"
Михаил Евгеньевич ХВАЛЬКО
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
Россия
Аспирант кафедры «Тепловые двигатели и установки»
Алексей Юрьевич АРМЯНИН
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
Россия
Россия
Аспирант кафедры «Тепловые двигатели и установки»
Список литературы
1. Филимонов С.А., Дектерев А.А. и др. Моделирование сопряженного теплообмена в системе микроканалов при помощи гибридного алгоритма. Сибирский журнал индустриальной математики, том 18, вып. 3, 2015 г., стр. 86-97 / Filimonov S.A., Dekterev A.A. et al. Simulation of conjugate heat transfer in a microchannel system by a hybrid algorithm. Journal of Applied and Industrial Mathematics, vol. 9, issue 4, 2015, pp. 469-479.
2. Li J., Peterson G.P., Cheng P. Three-dimensional analysis of heat transfer in a micro-heat sink with single phase flow. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 47, issues 19-20, 2004, pp. 4215-4231.
3. Kendall G.E., Griffith P. et al. Small diameter effects on internal flow boiling. In Proc. of the 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2001, pp. 1-17.
4. Weisberg A., Bau H.H., Zemel J.N. Analysis of microchannels for integrated cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 35, issue 10, 1992, pp. 2465-2474.
5. Wu H.Y., Cheng P. Friction factors in smooth trapezoidal silicon microchannels with different aspect ratios. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 46, issue 14, 2003, pp. 2519-2525.
6. Li Yu. Implementation of multiple time steps for the multi-physics solver based on chtMultiRegionFoam. In Proceedings of CFD with OpenSource Software, 2016, 50 p.
7. Koroleva M.R., Mishchenkova O.V. et al. A Theoretical research of the internal gas dynamics processes of measurements of hot air curtain with cross-flow fan. MM Science Journal, June 2020, pp. 3966-3972.
8. Байметова Е.С., Гиззатуллина А.Ф., Пушкарев Ф.Н. Решение задачи сопряженного теплообмена в оребренной трубке с использованием OpenFoam. Химическая физика и мезоскопия, том 23, вып. 2, 2021 г., стр. 154-164 / Baimetova E.S., Gizzatullina A.F., Pushkarev F.N. Solving the conjugate heat transfer problem in the ribbed tube with OpenFoam. Chemical physics and mesoscopy, vol. 23, issue 2, 2021, pp. 154-164 (in Russian).
9. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1970 г., 904 cтр. / Loytsyansky L.G. Mechanics of liquid and gas. Moscow, Nauka, 1970, 904 p. (in Russian).
Рецензия
Для цитирования:
БАЙМЕТОВА Е.С., ХВАЛЬКО М.Е., АРМЯНИН А.Ю. Моделирование сопряженного теплообмена в микроканалах в среде OpenFOAM. Труды Института системного программирования РАН. 2022;34(5):205-214. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(5)-14
For citation:
BAIMETOVA E.S., HVAL'KO M.E., ARMYANIN A.Yu. Modeling of coupled heat transfer in microchannels in OpenFOAM. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2022;34(5):205-214. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2022-34(5)-14
Послать статью по эл. почте 