Simulering av sprut på mikroskopisk nivå

levigatrice a nastro da banco. Lidl, PARKSIDE. PBS 900 C3. 900W. Recensione e test. Sottosopra (Februar 2019).

Anonim

Spray kjøling er en av de mest lovende metodene for kjøling av høy varmestrøm elektronikk. Spesielt har tofaseskoekjøling vist å avkjøle varmeflusser som er størrelsesorden høyere enn tradisjonelle kjølemetoder som vifter og varmekummer. Den komplekse fysikken til tofasespyling, hvor dråper er forstøvet med en sekundær trykkfas, krever dypere forståelse.

For å takle dette, undersøkte forskere fra USA og Storbritannia de grunnleggende fysikkene av dråpeblandingen både eksperimentelt og beregningsfullt. De brukte en beregningsmessig tilnærming kalt gitter-Botzmann-metoden (LBM) for å simulere virkningen av en enkelt mikrodropp på en tørr overflate.

Deres funn, rapportert denne uken i journalen Fysikk av væsker, kan være til fordel for mange andre bruksområder i tillegg til sprøytekjøling, inkjet-trykk, malingsbelegg, plasmasprøyting og mikrofabrikk.

Av praktiske grunner har de fleste undersøkelsene hittil vært basert på studier av millimeterstørrelsesdråper og hydrodynamiske påvirkninger på tørre, faste overflater. Dråpestørrelser i sprøytkjøling er imidlertid tre størrelsesordener mindre, noe som betyr at fysikken til væskedispersjon og dynamikken i effekten kan være vesentlig forskjellig.

For å finne ut, forskerne vendte seg til LBM algoritmer, som brukes til beregningsmodellering av væskestrømmen i komplekse geometrier og flerfasestrømmer. Den inneholder også en mesoskopisk tilnærming som dekker gapet mellom mikroskopisk molekylær dynamikk og makroskopisk væskemekanikk.

"Som et resultat av LBM, kunne vi skille de riktige skalaene av problemet og dermed normalisere dynamikken i spredningsfasen, som har komplisert fysikk på mikroskopisk nivå, sier Mahsa Ebrahim, postdoktor ved Universitetet i Villanova i Pennsylvania og en medforfatter av papiret. "I litteraturen er det mange korrelasjoner og analysemodeller for dynamisk dypdynamikk med høy effekt. Imidlertid mislyktes de fleste av dem i de lavere slagordene på grunn av den tydelige fysikken på mikroskopisk nivå."

For enfaset spylekjøling sprøytes en væske i omgivende luft uten signifikant lufttrykk eller krefter som virker på dråpeoverflaten. Forskerne var i stand til å utvikle en korrelasjon for systemet som med rimelighet kan forutsi den øyeblikkelige dråpediameteren etter lav-effektregimene.

Ved tofaset spraykjøling danner forstøvningsgassen mindre dråper, som påvirker overflaten under en forstøvningsgassstrøm, kalt en stagneringsstråle. Det var tidligere antydet at strålen ville påvirke spredningen under alle støtforhold. Forskningsgruppen viste imidlertid gjennom LBM at det ikke er noen signifikante effekter for enkelte tilfeller, noe som ga veien til en helt ny måte å karakterisere slike systemer på. Strålen hadde ingen slike effekter for kapillære tallforhold under 0, 35, og definerte dermed en ny dimensjonsløs metrisk (Ca *) som forholdet mellom jet-til-dråpete kapillære tall.

"Basert på dråpe- og strålekapillær tallene som en metrisk for å måle om normal- og skjærkraften til stagnasjonsstrålen vil påvirke dråpespredningsfasen, sa" Ebrahim ", fant vi at dråpespredningsdynamikken vil bli påvirket av stagnasjonstråle bare for kapillære tall større enn 0, 35. "

Fra dette bestemte forskerne at fysikken for mikrodråper er forskjellig fra deres makroekvivalenter, et viktig forskjell å forstå, da forstøvede dråpesprayer finner stadig flere applikasjoner.

menu
menu