Численное моделирование процессов гидродинамики и теплообмена в микроканалах
В настоящее время наблюдается существенный рост интереса к капиллярной гидродинамике и теплообмену в микросистемах, вызванный бурным развитием электроники и медицины, а также миниатюризацией устройств в различных областях техники, например, в аэрокосмической индустрии, транспорте и энергетике. Мини- и микроканалы широко распространены в биологических системах. Для охлаждения микроэлектронного оборудования используются и разрабатываются миниатюрные тепловые трубы (размером 0,1-1 мм), микро- и миниканалы с однофазным и двухфазным течениями (размеры 30-300 мкм).
По мере развития микро- и нанотехнологий и внедрения их в различные отрасли человеческой деятельности (электроника, химическая, биологическая, пищевая индустрии) все чаще возникают задачи о течении жидкости в микро- и наноканалах. Микроканалы – каналы, характерный диаметр которых порядка 100 мкм, – в настоящее время получили очень широкое распространение в различных приложениях. Их применяют для транспорта наночастиц, бактерий, молекул ДНК, охлаждения микроэлектронных устройств, в качестве химических реакторов для микроскопических количеств вещества и многого другого.
Таким образом, целью данной работы является изучение процессов гидродинамики и теплообмена в микроканалах.
Было рассмотрено установившееся ламинарное течение жидкости в микроканале круглого, квадратного треугольного сечения и в кольцевом микроканале. Длина каждого из них – 1000 мкм, число Рейнольдса равно единице. Также было рассмотрено ламинарное течение ньютоновской жидкости в микродиффузоре и микротройнике. Кроме того, было проведено численное моделирование теплообмена в микроканале круглого сечения.
Полученные численные результаты сопоставлены с известными аналитическими решениями. Анализ сопоставления во всех случаях показал очень хорошее согласование данных, следовательно, CFD пакет SigmaFlow может применяться для решения задач гидродинамики и теплообмена.
К списку докладов
|
