روش‌های محاسباتی در علوم مهندسی

روش‌های محاسباتی در علوم مهندسی

بهینه سازی عملکرد میکروکانال های شامل دیواره الاستیک نوسانی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و مینی تب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی مکانیک
چکیده
در این پژوهش، بهینه‌سازی چندهدفه عملکرد میکروکانال‌ها با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و مدل لاگرانژی-اولری اختیاری (ALE) برای بررسی تاثیر برهمکنش سازه-سیال انجام شده است. هدف اصلی، افزایش انتقال حرارت و کاهش افت فشار در سیستم جریان است. برای شبیه‌سازی جریان و انتقال حرارت در میکروکانال، از معادلات ALE استفاده شده که امکان مدل‌سازی تغییرات هندسی و جابجایی مرزها را فراهم می‌کند. داده‌های تجربی با استفاده از نرم‌افزار مربوطه تحلیل شده و بهینه‌سازی چندهدفه با بهره‌گیری از الگوریتم ژنتیک NSGA-II انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که نقطه بهینه به دست آمده عبارت است از Re=10, f=0.125 Hz, Ae=0.165 mm, Tin=279.75 K ( به ترتیب نشانگر دمای ورودی، دامنه دیواره الاستیک، فرکانس دیواره الاستیک، و عدد رینولدز می باشند) که منجر به نسبت عملکرد حرارتی **TPR = 1.3294 شده است. این پژوهش می‌تواند به بهبود طراحی میکروکانال‌ها در سیستم‌های خنک‌کننده و سایر کاربردهای میکروفلوئیدیک کمک کند.



کلمات کلیدی:

انتقال حرارت، برهم‌کنش سیال-سازه، میکروکانال، بهینه‌سازی، همرفت، مدل لاگرانژی-اولری، نسبت عملکرد حرارتی
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Multi-objective Optimization of microchannel heat transfer including elastic wall

نویسنده English

Farzad Havasi
Department of mechanical engineering
چکیده English

In this study, a multi-objective optimization of microchannel performance is conducted using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method. The primary objective is to enhance heat transfer while minimizing pressure drop within the flow system. The ALE equations are employed to simulate flow and heat transfer in the microchannel, allowing for geometric deformations and boundary displacements. Experimental data are analyzed using software, and multi-objective optimization is performed utilizing the NSGA-II genetic algorithm. The obtained optimal point includes Re = 10, f = 0.125 Hz, Ae = 0.165 mm, and Tin = 279.75 K) where indicated Reynolds number, frequency of elastic wall, amplitude of elastic wall and temperature), resulting in a thermal performance ratio of TPR = 1.3294. The findings of this study contribute to improving microchannel design in cooling systems and other microfluidic applications.



Keywords:

Heat transfer, fluid-structure interaction (FSI), microchannel, optimization, convection, Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE), thermal performance ratio (TPR)

کلیدواژه‌ها English

Microchannel
heat
transfer
fluid
solid

  • تاریخ دریافت 19 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری 25 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 14 اسفند 1403
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1403