برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

شکل4-2 شماتیکی از شبکه ی ایجاد شده از نمای بالا برای حالت1cm ,s=6.75 cm, D=3cm, H=
.(25*25*400 nodes)
شکل4-3 شماتیکی از شبکه ی ایجاد شده از نمای روبرو برای حالت ,s=6.75 cm, D=3cm, H=1cm
.(25*25*400 nodes)
4-3- بررسی استقلال نتایج از شبکه:
برای بررسی استقلال نتایج بدست آمده از حجم شبکه ی محاسباتی، چندین شبکه ی محاسباتی مشابه ولی با تعداد سلول های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته اند. برای بررسی عدم تغییر نتایج با حجم شبکه ی محاسباتی در حالتی با عدد رینولدز 1000، زاویه ی شیب صفر درجه‌، ضریب رسانش W/mK4/2 و عدد گراشف 106 پروفایل سرعت در خط میانی یک صفحه ی تعبیه شده در پایین دست مکعب انتهایی (به فاصله دو برابر ضلع مکعب‌ها در پایین دست مکعب انتهایی) در شکل4-4 نمایش داده شده است. سه شبکه محاسباتی با تعداد سلول های320×25×25 و 400×25×25 و 400×30×30 مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج حاصل از بررسی نشان می دهد که حداکثر اختلاف میان حالت شبکه درشت با متوسط حدود 9 درصد و میان شبکه متوسط و ریز حدود 1 درصد می باشد. لذا با توجه به افزایش حجم محاسبات و زمان همگرا شدن حل (حدود 5 ساعت به طور متوسط برای سیستم محاسباتی با CPU 3.2 GHz و RAM=8Gb و همچنین تغییرات اندک در جواب ها با انتخاب شبکه ی ریز بجای متوسط، در کل محاسبات این پایان نامه از شبکه محاسباتی متوسط با تعداد سلول های 400×25×25 استفاده شده است.
z
y
x
شکل4-4 پروفایل سرعت در خط میانی یک صفحه ی تعبیه شده در پایین دست مکعب انتهایی به ازای شبکه های متفاوت.
4-4-تنظیمات نرم افزار فلوئنت:
مدل سازی عددی در این تحقیق با کمک نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. مدل سازی به صورت سه بعدی است و با توجه به محدوده ی تغییرات عدد رینولدز از مدل آرام برای شبیه سازی ترم های ناشی از لزجت استفاده شده است. سیال کاری هوا است که با خصوصیات استاندارد (T=298 K, P=1 atm) در نظر گرفته شده است.برای بررسی اثر نیروی شناوری بر روی میدان های جریان ودما از تقریب بوزینیسک بهره گرفته شده است[10]. دلیل معتبر بودن این تقریب تغییرات اندک دمای اجزای یک مدار الکترونیکی تحت تاثیر توان حرارتی تولیدی، می باشد. به دلیل اختلاف دماهای پایین (کمتر از 45 درجه سانتیگراد) و کم بودن دمای مطلق مکعب ها (حداکثر 320 درجه کلوین)، از ترم تشعشع در معادله ی انرژی صرف نظر شده است [9]. در این قسمت به شرایط مرزی اعمال شده اشاره نمی شود، زیرا در قسمت معادلات حاکم (بخش 3-2) به تفصیل به آنها اشاره شده است. مدل سازی به صورت دائمی با فرض عدم تراکم پذیری انجام شده است و فرض دائمی بودن جریان برای شرایط خاصی با حالت غیر دائمی بررسی و ارزیابی خواهد شد. برای مدل سازی تولید توان حرارتی در اجزای مدار الکترونیکی، یک چشمه حرارتی ثابت و یکنواخت درون سه مکعب قرار داده شده است و ضریب هدایت این مکعب ها نیز به عنوان یکی از پارامتر های مورد بررسی به صورت متغییر در نظر گرفته شده است. میزان تعیین شده برای خطاها به منظور رسیدن به یک حالت همگرا شده، برابر با 5-10می‌باشد(منظور از خطاها همان مقدار residual ها در فلوئنت می‌باشد که با استفاده از میانگین‌گیری نسبی مقدار تغییر متغیرها در تکرارهای متوالی بدست می‌آیند). در شکل 4-5 یک نمونه از روند تغییرات ضرائب خطاها تا رسیدن به حالت همگرایی برای هندسه‌ی اصلی (جدول 3-1) با شرایط Re=100 و Gr=106 آورده شده است.
شکل4-5 روند تغییرات ضرائب خطاها تا رسیدن به حالت همگرایی.
4-5-اعتبار سنجی نتایج:
در مورد شبیه سازی رفتار سیالاتی و حرارتی سیستم های خنک کاری مدارهای الکترونیکی تا کنون مطالعات متنوعی صورت گرفته است[8-6]. اما بررسی سه مکعب پشت سر هم که درون تمامی آنها چشمه ی حرارتی یکنواخت قرار داده شده باشد در منابع یافت نشد. لذا ابتدا از یک حالت تقریبا مشابه برای اعتبار سنجی مدل سازی عددی انجام شده در این تحقیق استفاده شده است. برای این منظور از نتایج تحقیق آقای هبشی و آچاریا ]26[ استفاده شده است. مسئله ی بررسی شده توسط آنها به صورت یک کانال عمودی می‌باشد که بر روی یکی از دیواره‌های آن مکعب‌هایی تعبیه شده‌اند. یکی از دیواره‌ها که مکعب‌ها بر روی آن قرار داده شده‌اند حرارت داده می‌شود در صورتی که دیواره‌ مقابل آن به صورت آدیاباتیک در نظر گرفته شده است. با استفاده از روشی مشابه روش به کار رفته در این تحقیق (شرایط مرزی یکسان و خصوصیات سیال یکسان)، شبیه سازی انجام شد و نتایج مربوط به تغییرات پروفایل سرعت در عرض کانال در این دو مطالعه در شکل 4-6 با هم مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده روند تغییرات مشابه میان این دو تحقیق می باشد.
شکل4-6 بررسی و مقایسه تغییرات پروفایل سرعت در مطالعه‌ی حاضر و مطالعه‌ی آقای هبشی و آچاریا]26[ ().
مدلسازی انجام شده نشان می‌دهد که نحوه‌ی استفاده از برنامه‌ی کامپیوتری فلوئنت در بررسی جریان جابجایی آزاد و اجباری دارای دقت مناسبی می‌باشد.
برای بررسی بیشتر، مقایسه‌ی دیگری با نتایج کار آقایان هبشی و آچاریا ]26[ انجام شده است. هندسه‌ی مورد بررسی هبشی وآچاریا در ادامه آورده شده است. دیواره‌ی سمت راست در دمای بالایی قرار دارد و دیواره‌ی سمت چپ در دو حالت آدیاباتیک و دما ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج برای حالت x/L=1.0 و H/L=0.2 و عدد Gr=105 با نتایج موجود در مقاله هبشی و آچاریا مقایسه و دقت مدلسازی بررسی شد.
شکل4-7 هندسه‌ی مورد استفاده در مقاله‌ی آقای هبشی و آچاریا]26[.
شکل4-8 مقایسه‌ی نتایج مطالعه‌ی حاضر با نتایج مطالعه‌ی آقای هبشی و آچاریا]26[ در x/L=1.
بررسی شکل بالا نشان دهنده‌ی مطابقت قابل قبول مدلسازی حاضر با نتایج مقاله‌ی هبشی و آچاریا]26[ می‌باشد.
4-6- بررسی تغییرات زمانمند مسئله:
در اکثر مطالعات مشابه انجام شده در این زمینه، مدلسازیهای عددی به صورت دائمی صورت گرفته است و از اثرات تغییرات با زمان صرفنظر شده است. در این مطالعه از فرض دائمی بودن استفاده شده است ولی برای بررسی صحت این موضوع به صورت دقیقتر یک حالت غیر دائمی (,Re=100,Gr=106) مدلسازی شده و رسیدن جوابها به یک حالت دائمی بررسی گردیده است. برای این منظور در شکل 4-9 میانگین دمای مکعب ابتدایی در مسیر جریان با گذشت زمان رسم شده است. گام زمانی یکصدم ثانیه و شبکه محاسباتی مشابه شبکه حالت پایدار بوده است.
شکل 4-9 میانگین دمای مکعب اولی بر حسب زمان برای حالت ,Re=100,Gr=106.
دسته بندی : علمی