Mikrokanallarda karma taşınım: Viskoz yayılım etkisi

Abstract

Bu çalışmada, düşey olarak konumlandırılmış iki temel mikro geometrideki (düzlemsel ve dairesel kesitli mikrokanal) içerisindeki karma taşınım problemi sayısal olarak incelenmiştir. Seyrelme (Kn) ve viskoz yayılım (Br) etkilerinin dahil edildiği analiz, tam gelişmiş laminer akış koşulları için hem sürekli ortam akış durumu hem de kaygan akış durumu için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Kanal cidarlarında sabit ısı akısı ve sabit yüzey sıcaklığı olmak üzere iki farklı termal sınır koşulu öngörülmüştür. Süreklilik, momentum ve enerjinin korunumu denklemlerinin çözümünde yarı-analitik bir yöntem olan pertürbasyon yöntemi kullanılmıştır. Seyrelme düzeyini belirlemek için cidarda hız kayması ve sıcaklık sıçraması dikkate alınmıştır. Her bir mikrogeometri için Knudsen sayısının artışıyla Nusselt sayısının azaldığı belirlenmiştir. Viskoz yayılım düzeyinin artışıyla genel karakter olarak ısı transferinin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, Brinkman sayısı ve ısı akısı oranının belirli değerlerinde Nusselt sayısının süreksiz olduğu görülmüştür.