Моделирование гидродинамики и конвективного теплообмена в микроканалах
Автор: Минаков Андрей Викторович, Лобасов Александр Сергеевич, Дектерев Александр Анатольевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.5, 2012 года.
Бесплатный доступ
В данной работе представлены результаты тестирования и адаптация универсального программного CFD пакета SigmaFlow применительно к задачам моделирования изотермических течений и теплообмена жидкостей в микроканалах. Для моделирования тепломассообмена в микроканалах использованы классический методы механики сплошных сред, основанные на решении уравнений Навье-Стокса с граничными условия прилипания на стенках каналов. Проведенные в работе вычислительные эксперименты подтвердили справедливость такого подхода вплоть до размеров каналов порядка 10 мкм. В целом, по результатам проведенного тестирования получено хорошее качественное и количественное согласие с имеющимися экспериментальными данными.
Микроканалы, вычислительная гидродинамика, уравнения навье-стокса, метод контрольного объема
Короткий адрес: https://sciup.org/14320645
IDR: 14320645
Список литературы Моделирование гидродинамики и конвективного теплообмена в микроканалах
- Karniadakis G., Beskok A., Aluru N. Microflows and nanoflows. -Springer Science+Business Media, Inc., 2005. -Interdisciplinary Applied Mathemathics. -V. 29. -817 p.
- Rudyak V.Ya., Minakov A.V., Gavrilov A.A., Dekterev A.A. Application of new numerical algorithm of solving the Navier-Stokes equations for modelling the work of a viscometer of the physical pendulum type//Thermophys. Aeromech. -2008. -V. 15, N. 2. -P. 333-345.
- Гаврилов А.А., Минаков А.В., Дектерев А.А., Рудяк В.Я. Численный алгоритм для моделирования ламинарных течений в кольцевом канале с эксцентриситетом//Сиб. журн. индустр. математики. -2010. -Т. 13, № 4. -C. 3-14.
- Гаврилов А.А., Минаков А.В., Дектерев А.А., Рудяк В.Я. Численный алгоритм для моделирования установившихся ламинарных течений неньютоновских жидкостей в кольцевом зазоре с эксцентриситетом//ЖВТ. -2012. -Т. 17, № 1. -С. 44-56.
- Menter F.R. Zonal two equation turbulence models for aerodynamic flows//AIAA 24th Fluid Dynamic Conference, Orlando, Florida, July 6-9, 1993. -AIAA 93-2906.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -152 с.
- Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. -СПб.: Судостроение, 2005. -392 с.
- Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. -Berlin: Springer Verlag, 2002. -423 p.
- Leonard B.P. A stable and accurate convective modelling procedure based on quadratic upstream interpolation//Comput. Method Appl. M. -1979. -V. 19, N. 1. -P. 59-98.
- Рхи С.М., Чоу У.Л. Численный расчет турбулентного обтекания профиля с отрывом у задней кромки//Аэрокосмическая техника. -1984. -Т. 2, № 7. -С. 33-43.
- Trottenberg U., Oosterlee C.W., Schüller A. Multigrid. -Academic Press, 2001. -631 p.
- Бильский А.В., Минаков А.В., Ягодницына А.А. Экспериментальное и численное исследование режимов течения и процессов перемешивания в микромиксере Т-типа//Доклады IV Всероссийской конференции «Фундаментальные основы МЭМС-и нанотехнологий», Новосибирск, 6-8 июня, 2012. -Вып. 4. -С. 81-86.
- Judy J., Maynes D., Webb B.W. Characterization of frictional pressure drop for liquid flows through microchannels//Int. J. Heat Mass Tran. -2002. -V. 45, N. 17. -P. 3477-3489.
- Hwang Yu.W., Kim M.S. The pressure drop in microtubes and the correlation development//Int. J. Heat Mass Tran. -2006. -V. 49, N. 11-12. -P. 1804-1812.
- Liu D., Garimella S.V. Investigation of liquid flow in microchannels//J. Thermophys. Heat Tr. -2004. -V. 18, N. 1. -P. 65-72.
- Xu B., Wong T.N., Nguyen N.-T., Che Z., Chai J.C.K. Thermal mixing of two miscible fluids in a T-shaped microchannel//Biomicrofluidics. -2010. -V. 4, N. 4. -044102.
- Gaurav Agarwal, Manoj Ku. Moharana, Khandekar Sameer Thermo-hydrodynamics of developing flow in a rectangular mini-channel array//Proc. of the 9th International and 20th National ISHMT-ASME Heat and Mass Transfer Conference, Mumbai, India, 4-6 January, 2010. -P. 1342-1349.
