بررسی تجربی و عددی اثر کاهش قطر و افزایش تعداد کانال های تزریق برخنک کاری تراوشی

در تحقیق حاضر بررسی تجربی و عددی تاثیر کاهش قطر و افزایش تعداد کانال های تزریق در یک دبی ثابت جهت بهینه سازی اثربخشی خنک کاری تراوشی بر روی صفحه تخت توسط میکرو کانالها انجام شده است. در این راستا، ابتدا بهینه سازی چیدمان با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای تعداد سوراخ تزریق 4، 16، 64 و 256 با قطرهای 500 ، 250، 125 و 62/5 میکرون با آرایش مثلثی انجام گردید. این چیدمان به نحوی بود که اثربخشی خنک کاری در بین فواصل میکرو کانالها به کمتر از 20 درصد سوق داده نشود تا بتواند سطح بیشتری از صفحه تخت را مورد خنک کاری قرار بدهد. تحلیل عددی سه بعدی میدان جریان و انتقال حرارت آشفته خنک کاری تراوشی در روی صفحه با استفاده از مدل RNG k-ε انجام شده است. اعتبارسنجی تک سوراخ ، 4 سوراخ و 16 سوراخ تزریق با ساخت این نمونه ها و انجام تست صورت پذیرفته است. نتایج نشانگر آن است که متوسط اثربخشی خنک کاری برای سوراخ های با قطر 0/5 میلی متر تقریبا2 0 برابر سوراخ با قطر 1 میلیمتر ، برای سوراخ های با قطر250 میکرون تقریبا3/125 0 برابر ، برای سوراخ های با قطر 125میکرون تقریبا 4/312 0 برابر و درنهایت برای سوراخ های با قطر 62/5 میکرون متوسط اثربخشی به میزان تقریبا5/3 0 برابر سوراخ با قطر 1 میلیمتر افزایش می یابد. مساحتی از سطح که توسط خط اثر بخشی حداقل 20 درصد احاطه گردیده برای سوراخ با قطر 1 میلیمتر برابر 3/578 میلیمتر مربع بوده که این مقدار برای سوراخ های با قطر 62/5 میکرون به میزان 191/876 میلیمتر مربع افزایش یافته است که نشاندهنده عملکرد بسیار عالی خنک کاری تراوشی برای سوراخهایی با قطر پایین در یک دبی ثابت است.

Keywords:

بهینه سازی , میکرو کانال , صفحه تخت , خنک کاری نفوذی , انتقال حرارت آشفته , خنک کاری تراوشی , اثربخشی خنک کاری.