Celem pracy jest określenie wpływu chropowatej powierzchni na przepływ płynu w mikrokanałach stosowanych w różnych mikrourządzeniach technicznych złożonych wyrobów. Rozpatrywano dwuwymiarowy osiowo-symetryczne mikrokanały o przekroju kołowym. Chropowatość została zasymulowana jako proste figury geometryczne tj. trójkąt i prostokąt o różnej wysokości h i różnej odległości s między sobą. Równania przepływowe zostały rozwiązane za pomocą oprogramowania Ansys/Fluent. Przeprowadzana jest analiza linii prądu w celu zbadania przepływów w strefie recyrkulacji za elementami chropowatości. Stwierdzono, że współczynnik tarcia wzrasta wraz ze wzrostem wysokości elementów chropowatych. Współczynnik tarcia jest większy dla elementów prostokątnych niż trójkątnych i zmniejsza się wraz ze zmianą geometrii elementu. Straty tarcia maleją wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa. Autorzy wskazują, że w produkcji mikrokanałów złożonych wyrobów do modelowania chropowatości zaleca się używać elementów trójkątnych.
EN
This paper presents a computational study on an influence of a rough surface on the fluid flow in a microchannel used in various technical microdevices of complex products. Two-dimensional axially symmetrical microchannels with a circular cross-section were considered. The fluid flow were simulated as simple geometric figures, i.e. a triangle and a rectangle with different height h and different distance s between each other. The flow equations were solved with Ansys / Fluent software. A streamline analysis is performed to investigate the flows in the recirculation zone behind the roughness elements. It was found that the friction factor increases with increasing height of rough elements. The coefficient of friction factor is greater for rectangular elements than for triangular elements, and decreases as the geometry of the element changes. Friction factor decreases as the Reynolds number increases. The authors indicate that in the production of microchannels of complex products, it is recommended to use triangular elements to model roughness.
Miniaturyzacja urządzeń i wdrażanie nowych technologii stwarzają konieczność stosowania małych przekrojów przewodów, stąd też rosną wymagania i zapotrzebowanie związane ze stosowaniem mini- i mikrokanałów. Modele przepływowe oraz dotyczące wymiany ciepła opracowane i sprawdzone dla makrokanałów nie uwzględniają zjawisk istotnych w mikrokanałach, a różnica zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się wymiaru charakteryzującego przepływ i metodą obróbki powierzchni. W artykule przedstawiono przykłady mikrourządzeń i wpływ chropowatości powierzchni makro- i mikroelementów na parametry pracy urząd.
EN
Miniaturization of devices and implementation of new technologies create the necessity of application of small cross-section conduits, hence requirements and demand associated with the use of microchannels is growing. Flow and heat transfer models developed and validated for macrochannels do not account for phenomena relevant in microchannels, and the difference increases with decreasing dimensions characterizing the flow and methods of surfaces machining. In this paper examples of microdevices and the effect of macro and microelement surface roughness on devices performances were presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.