دانلود تحقیق رشته مکانیک

توصیف محیط‌های متخلخل و بررسی معادلات حاکم بر آن

مقدمه
پیشرفت در صنایع مختلف مانند الکترونیک، خودرو، هوافضا و مانند آن منجر به تولید تجهیزات با اندازه و حجم کوچک و تولید انرژی زیاد حرارتی بر واحد سطح می گردد. با توجه به حجم بالای تولید انرژی حرارتی در این گونه تجهیزات، خنک کاری مناسب در جهت حفظ دمای کاری آن ها در محدوده قابل قبول از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به منظور هماهنگی با پیشرفت در این صنایع لازم است که تجهیزات خنک کننده با وزن کم، اندازه کوچک و توانایی انتقال حرارت بالا تولید گردند. درنتیجه، بهینه کردن سیستم های حرارتی همواره مورد توجه محققین بوده است. با افزایش بازده سیستم های حرارتی می توان شار حرارتی بیشتری را در یک ابعاد مشخص منتقل کرد و در نتیجه دمای کاری را پایین آورد و یا می‌توان شار حرارتی مشخصی را با استفاده از یک مبدل حرارتی کوچکتر منتقل کرد. راه های متفاوتی برای افزایش بازدهی یک مبدل حرارتی وجود دارد. به عنوان مثال می توان افزایش سطح، استفاده از هندسه های پیچیده، تولید اغتشاش در جریان سیال و استفاده از سیال عامل مناسب را نام برد.
تاکنون، راه های متفاوتی برای بهبود خواص سیال عامل درون سیستم های حرارتی ارائه شده است. یکی از این راه ها افزودن ذرات فلزی به سیال عامل می باشد. آزمایش ها نشان داده است که ضریب هدایت حرارتی فلزات و اکسید فلزات به ترتیب می تواند 10 تا 100 برابر ضریب هدایت حرارتی سیالات مانند آب و روغن باشد. بنابراین، چنانچه ذرات فلزی به سیالات معمولی اضافه گردند، انتظار می رود که ترکیب حاصله ضریب هدایت حرارتی بسیار بالاتری نسبت به سیال پایه داشته باشد. ماکسول نخستین کسی بود که امکان افزایش هدایت حرارتی یک مخلوط جامد ـ مایع را با افزودن کسر حجمی بیشتر از ذرات جامد، نشان داد. او ذرات در ابعاد میکرو و میلی متر را مورد بررسی قرار داد. اما آن ذرات نسبتا درشت منشأ مشکلات متعددی از قبیل خوردگی، مسدودکردن، افت فشار زیاد و پایداریکم بودند. لذا همواره نیاز به نوع جدیدی از سیال با ضریب هدایت حرارتی بهینه در حالی که از اثرات نامطلوب ناشی از حضور ذرات جامد در آن اجتناب شود، احساس می شد. این نوع جدید سیال که بتواند این نیازهای مهم را برآورده کند ایده ی نانوسیال را تشکیل داد. نانوسیالات، مایعاتی هستند که ذراتی با سایزی معمولاً کمتر از 100 نانومتر به طور یکنواخت و پایدار در آن ها حل شده اند. در سال های اخیر گزارش هایی که به افزایش قابل توجه ضریب هدایت حرارتی سیال با استفاده از غلظت های کم از ذرات نانو در داخل سیال اشاره داشتند، باعث شده است توجه شایانی به نانوسیالات در کاربردهای مختلفی از قبیل مبدل های حرارتی، نیروگاه ها و خنک‌کاری ماشین آلات صورت گیرد. با به کارگیری نانوسیالات و افزایش راندمان حرارتی ناشی از بهبود خواص ترموفیزیکی سیال، امکان کوچک شدن تجهیزات انتقال حرارت فراهم شده است و این روند همواره رو به پیشرفت می باشد

کلمات کلیدی:

محیط متخلخل

معادلات محیط متخلخل

محیط جامد دارای تخلخل

فهرست مطالب
چکیده
مقدمه

توصیف محیط‌های متخلخل

روش‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی

معادلات حاکم در محیط متخلخل

جمع‌بندی
فهرست منابع
پیوستها