Convección Forzada en un Medio Poroso Usando Superficies Mínimas Periódicas Triplemente
Autores: Saghir, Mohamad Ziad; So, Jordan; Rasheed, Heba; Ilesaliev, Dauren
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Convección Forzada en un Medio Poroso Usando Superficies Mínimas Periódicas Triplemente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Impresión 3D
Metales
Estructura porosa
Sistemas de refrigeración
Medios porosos
Estructura gyroidal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los desarrollos recientes en la impresión 3D de metales están atrayendo a muchos investigadores e ingenieros. Adaptar una estructura porosa utilizando superficies mínimas periódicas triplemente es un excelente enfoque para enfriar equipos electrónicos. La disponibilidad de la impresión 3D metálica anima a los investigadores a estudiar sistemas de enfriamiento utilizando medios porosos. En el presente artículo, diseñamos una estructura porosa utilizando un modelo de giroide producido mediante impresión 3D. El aluminio poroso tiene una porosidad de 0.7, 0.8 y 0.9, respectivamente. El medio poroso se prueba experimentalmente utilizando un fluido destilado como líquido de enfriamiento, mientras que la estructura está sujeta a calentamiento por abajo con un flujo de calor de 30,000 W/m2. Se aplica una velocidad de entrada diferente de 0.05 m/s a 0.25 m/s. En el lado numérico, el medio poroso se modela como una estructura porosa, y solo se resolvieron las ecuaciones de Navier-Stokes y la ecuación de energía utilizando la técnica de elementos finitos. Además, se obtuvo un excelente acuerdo entre la medición experimental y el cálculo numérico, y se determinó una porosidad óptima de 0.8. El criterio de evaluación del rendimiento nos llevó a creer que la caída de presión juega un papel significativo en la mejora del calor para este tipo de estructura de giroide. A medida que aumenta la porosidad, la capa límite se vuelve más notable.
Descripción
Los desarrollos recientes en la impresión 3D de metales están atrayendo a muchos investigadores e ingenieros. Adaptar una estructura porosa utilizando superficies mínimas periódicas triplemente es un excelente enfoque para enfriar equipos electrónicos. La disponibilidad de la impresión 3D metálica anima a los investigadores a estudiar sistemas de enfriamiento utilizando medios porosos. En el presente artículo, diseñamos una estructura porosa utilizando un modelo de giroide producido mediante impresión 3D. El aluminio poroso tiene una porosidad de 0.7, 0.8 y 0.9, respectivamente. El medio poroso se prueba experimentalmente utilizando un fluido destilado como líquido de enfriamiento, mientras que la estructura está sujeta a calentamiento por abajo con un flujo de calor de 30,000 W/m2. Se aplica una velocidad de entrada diferente de 0.05 m/s a 0.25 m/s. En el lado numérico, el medio poroso se modela como una estructura porosa, y solo se resolvieron las ecuaciones de Navier-Stokes y la ecuación de energía utilizando la técnica de elementos finitos. Además, se obtuvo un excelente acuerdo entre la medición experimental y el cálculo numérico, y se determinó una porosidad óptima de 0.8. El criterio de evaluación del rendimiento nos llevó a creer que la caída de presión juega un papel significativo en la mejora del calor para este tipo de estructura de giroide. A medida que aumenta la porosidad, la capa límite se vuelve más notable.