Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması

KARABULUT, KORAY; ALNAK, YELİZ

Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması

Koray KARABULUT, (Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Sivas Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Elektrik ve Enerji Sivas, Türkiye)

Yeliz ALNAK (Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İmalat Mühendisliği Sivas, Türkiye)

Tesisat Mühendisliği

6 4

Yıl: 2023 Cilt: Sayı: 194 Sayfa Aralığı: 15 - 27 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 27-05-2023

Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması

Öz:

Teknolojideki hızlı gelişime paralel olarak üretilen küçük boyutlarda ve yüksek kapasi - teli elektronik ürünlerdeki güvenli sıcaklık sınırları aşılabilmektedir. Çarpan jet tekni- ği, elektronik sistemlerde fazla ısı üreten cihazların soğutulmasında kullanılan yüksek ısı transferi performanslı gelişmiş bir soğutma teknolojisidir. Bu çalışmada, 0.75Dh jet giriş genişlikli kanallardaki kare tünel ve daire tünel modelli bakır plakalı yüzeylerin üç adet hava jeti akışı ile soğutulması sayısal olarak araştırılmıştır. Sayısal inceleme- ler, zamandan bağımsız ve üç boyutlu olarak enerji ve Navier-Stokes denklemlerinin k-ε türbülans modelli Ansys-Fluent bilgisayar programı kullanılarak çözülmesiyle gerçek- leştirilmiştir. Kanalların üst ve alt yüzeyleri adyabatik olup; model yüzeylerine sabit ısı akısı uygulanmıştır. Çalışma için belirlenen Re sayısı aralığı 4000-10000 iken jet-plaka arası uzaklık (H/Dh) 3, 6 ve 10’dur. Çalışmanın sonuçları literatürde bulunan çalışma- nın sayısal ve deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu oldukları belirlenmiştir. Sonuçlar, her bir model yüzeyi için ortalama Nu sayısı ve yüzey sıcaklı- ğının değişimi olarak sunulmuştur. Ayrıca, kanaldaki tüm model yüzeyleri için ortalama Nu sayısı (Nuo) ve jet akışların kanaldan çıkış sıcaklıkları (Tç) incelenmiştir. Farklı Re sayıları ve H/Dh oranlarında kanal boyunca jet akışın hız-akım ve sıcaklık konturu dağı- lımları model yüzeyleri için değerlendirilmiştir. H/Dh= 3 ve Re= 10000 için daire tünel modelli yüzeyin Nuo değerinin kare tünel modelli yüzeyden %45,31 daha yüksek olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelime:

Investigation of Cooling Performance of Models with Different Surfaces in Triple Jet Flow Channels

Öz:

Safe temperature limits can be exceeded in small sizes and high-capacity electronic products produced in parallel with the rapid development in technology. The impinging jet technique is an advanced cooling technology with high heat transfer performance used in the cooling of devices that produce excess heat in electronic systems. In this study, the cooling of the square tunnel and circular tunnel model copper plate surfaces in ducts with jet inlet width of 0.75Dh by three air jet flows was numerically investigated.. Numerical examinations were carried out by solving the energy and Navier-Stokes equations in three-dimensional, steady, using the An- sys-Fluent computer program with the k-ε turbulence model. The upper and lower surfaces of the channels are adiabatic; a constant heat flux has been applied to the model surfaces. While the Re number range determined for the study is 4000-10000, the distance between the jet and the plate (H/Dh) is 3, 6 and 10. The results of the study were compared with the numerical and experimental results of the study in the literature and it was determined that they were com- patible with each other. The results were presented as the mean Nu number and variation of surface temperature for each model surface. In addition, the mean Nu number (Num) and exit temperatures (To) of the jet flows from the channel were investigated for all model surfaces in the channel. The velocity-flow and temperature contour distributions of the jet flow along the channel at different Re numbers and H/Dh ratios were evaluated for the model surfaces. For H/Dh= 3 and Re= 10000, the Nu o value of the circular tunnel model surface was determined to be 45.31% higher than the square tunnel model surface.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Kercher, D.S., Lee, J.B., Brand, O., Allen, M.G., Glezer, A. “Microjet Cooling Devices for Thermal Management of Electronic”, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 26 (2), 359-366, 2003.
[2] Babic, D., Murray, D.B., Torrance, A.A., “Mist Jet Cooling of Grinding Processes”, Interna- tional Journal of Machine Tools and Manufac- ture, 45, 1171-1177, 2005.
[3] Royne,, A., Dey, C., “Experimental Study of a Jet Impingement Device for Cooling of Pho- tovoltaic Cells Under High Concentration”, ANZSEZ Solar 2004: Life, the Universe and Renewables Congress, Perth, Australia, 30 November-3 December 2004.
[4] Narumanchi, S.V.J., Amon, C.H., Murthy, J.Y., “Influence of Pulsating Submerged Liquid Jets on Chip-Level Thermal Phenomena”, Transac- tions of the ASME, 125 (3), 354-361, 2003.
[5] Kercher, D.S., Lee, J.B., Brand, O., Allen, M.G., Glezer, A., “Microjet Cooling Devic- es for Thermal Management of Electronics”, IEEE Transactions on Components and Pack- aging Technologies, 26 (2), 359-366, 2003.
[6] Carlomagno, G.M., Ianiro, A., “Thermo-Flu- id-Dynamics of Submerged Jets Impinging at Short Nozzle-To-Plate Distance: A Review”, Experimental Thermal and Fluid Science, 58, 15-35, 2014.
[7] Argus, E., Rady, M.A., Nada, S.A., “A Nu- merical Investigation and Parametric Study of Cooling an Array of Multiple Protruding Heat Sources by A Laminar Slot Air Jet”, Interna- tional Journal of Heat and Mass Transfer, 28, 787-805, 2006.
[8] Popovac, M., Hanjalic, K., “Large-Eddy Sim- ulation of Flow Over a Jet-Impinged Wall Mounted Cube in A Cross Stream”, Interna- tional Journal of Heat and Fluid Flow, 28 (6), 1360-1378, 2007.
[9] Yang, Y.T., Hwang, C.H., “Numerical Simu- lations on the Hydrodynamics of A Turbulent Slot Jet on A Semi-Cylindrical Convex Sur- face”, Numerical Heat Transfer, 46, 995-1008, 2004.
[10] Karabulut, K., Alnak, D.E., “Değişik Şekil- de Tasarlanan Isıtılmış Yüzeylerin Hava Jeti Çarpmalı Soğutulmasının Araştırılması”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilim- leri Dergisi, 26 (1), 88-98, 2020.
[11] Karabulut, K., “Heat Transfer Improvement Study of Electronic Component Surfaces Us- ing Air Jet Impingement”, Journal of Compu- tational Electronics, 18, 1259-1271, 2019.
[12] Mushatat, K.S., “Analysis of the Turbulent Flow and Heat Transfer of the Impingement Cooling in a Channel with Cross Flow”, Engi- neering Science, 18 (2), 101-122, 2007.
[13] Karabulut, K., Alnak, D.E. “Dikdörtgen Bir Kanaldaki Farklı Desenli Yüzey Geometriler- inin Isı Transferine Olan Etkilerinin İncelen- mesi”, Tesisat Mühendisliği, 183, 37-49, 2021.
[14] Zou, L., Ning, L., Wang, X., Li, Z., He, L., Ll, H. “Evaluation of Interfacial Heat Transfer Co- efficient Based on the Experiment and Numer- ical Simulation in the Air-Cooling Process”, Heat and Mass Transfer, 58, 337-354, 2022.
[15] Barbosa, F.V., Teixeira, S.F.C.F., Teixeira, J.C.F. “Convection from Multiple Air Jet Im- pingement- A Review”, Applied Thermal En- gineering, 218, 119307, 2023.
[16] Belarbi, A.A., Beriache, M., Bettahar, A., “Ex- perimental Study of Aero-Thermal Heat Sink Performances Subjected to Impinging Air Flow”, International Journal of Heat and Tech- nology, 36 (4), 1310-1317, 2018.
[17] Leena, R., Syamkumar, G., Prakash, M.J., “Experimental and Numerical Analyses of Multiple Jets Impingement Cooling for High-Power Electronics”, IEEE Transactions on Components Packaging and Manufacturing Technology, 8 (2), 210-215, 2018.
[18] Wang, S.J., Mujumdar, A.S., “A Compara- tive Study of Five Low Reynolds Number k–ε Models for Impingement Heat Transfer”, Ap- plied Thermal Engineering, 25, 31-44, 2005.
[19] Saleha, N., Fadela, N., Abbes, A., “Improving Cooling Effectiveness by Use Chamfers on the Top of Electronic Components”, Microelec- tronics Reliability, 55, 1067-1076, 2015.
[20] Kılıç, M., Çalışır, T., Başkaya, Ş., “Experi- mental and Numerical Study of Heat transfer from A Heated Flat Plate in A Rectangular Channel with An Impinging Air Jet”, Journal of Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (1), 329-344, 2017.

APA	KARABULUT K, ALNAK Y (2023). Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. , 15 - 27.
Chicago	KARABULUT KORAY,ALNAK YELİZ Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. (2023): 15 - 27.
MLA	KARABULUT KORAY,ALNAK YELİZ Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. , 2023, ss.15 - 27.
AMA	KARABULUT K,ALNAK Y Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. . 2023; 15 - 27.
Vancouver	KARABULUT K,ALNAK Y Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. . 2023; 15 - 27.
IEEE	KARABULUT K,ALNAK Y "Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması." , ss.15 - 27, 2023.
ISNAD	KARABULUT, KORAY - ALNAK, YELİZ. "Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması". (2023), 15-27.

APA	KARABULUT K, ALNAK Y (2023). Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. Tesisat Mühendisliği, (194), 15 - 27.
Chicago	KARABULUT KORAY,ALNAK YELİZ Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. Tesisat Mühendisliği , no.194 (2023): 15 - 27.
MLA	KARABULUT KORAY,ALNAK YELİZ Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. Tesisat Mühendisliği, vol., no.194, 2023, ss.15 - 27.
AMA	KARABULUT K,ALNAK Y Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. Tesisat Mühendisliği. 2023; (194): 15 - 27.
Vancouver	KARABULUT K,ALNAK Y Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması. Tesisat Mühendisliği. 2023; (194): 15 - 27.
IEEE	KARABULUT K,ALNAK Y "Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması." Tesisat Mühendisliği, , ss.15 - 27, 2023.
ISNAD	KARABULUT, KORAY - ALNAK, YELİZ. "Üçlü Jet Akışlı Kanallardaki Değişik Yüzeyli Modellerin Soğuma Performanslarının Araştırılması". Tesisat Mühendisliği 194 (2023), 15-27.