4.3. Discussions.
Maillage.
Les figures (4.1 et 4.17) montrent les diagrammes
schématiques d'un seul canal et le cas d'un double canal respectivement
par GAMBIT. La modélisation a été faite selon les
dimensions données, le maillage illustre le flux massique entrant,
sortant, en plus la conduction dans les parois du puits de chaleur et les
micro-canaux.
Isothermes pour un nombre de Reynolds de 84 :
Les figures (4.2, 4.3, et 4.4) montrent les isothermes
à la sortie du micro-canal correspondantes à des flux thermiques
de 50, 90 et 150 W/cm2 et un nombre de Reynolds constant égal
à 84. Lorsque le flux thermique augmente la température de sortie
de l'eau augmente parce que le fluide reçoit une quantité assez
grande de chaleur à travers les parois du micro-canal. La chaleur passe
par conduction à travers les parois en silicium du « puits
thermique » puis elle passe au fluide par convection mixte.
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Résultats et Discussions
Isothermes pour un flux thermique de 50
W/cm2 :
La variation de la température en fonction du nombre de
Reynolds pour un flux thermique donné est montrée dans les
figures (4.2) et (4.13) pour Re=84 et 51 respectivement. On peut remarquer que
l'augmentation du nombre de Reynolds entraine un mauvais refroidissement, car
la chaleur générée par frottement augmente avec Re.
Distribution de température dans la section
médiane (Z=0.005 m) :
La figure (4.5) montre une température maximale au
niveau de la paroi inférieure du puits thermique, paroi à travers
laquelle la chaleur rentre. Il y a une variation linéaire de la
température au sein du puits thermique. Dans le fluide, le profil de
température est parabolique, mais la température à la
paroi inférieure du canal est supérieure à celle à
la paroi supérieure. Dans la partie supérieure du puits
thermique, la température est presque constante.
Variation de la température du fluide le long
du plan de symétrie du micro-canal :
La Figure (4.6) montre la distribution de la
température le long du plan de symétrie du micro-canal. On peut
constater facilement d'après cette figure l'échauffement
progressif du fluide quand il avance dans le micro-canal. La température
s'élève de 293 K à l'entrée jusqu'à 317 K
environ quand le fluide quitte le micro-canal.
Iso-vitesses :
Pour le même nombre de Reynolds à
l'entrée, les figures (4.7 et 4.8) montrent les lignes d'égale
vitesse à la sortie du micro-canal. La distribution des vitesses n'est
pas affectée d'une manière significative par le transfert
thermique puisque le fluide est incompressible.
Distribution de la vitesse au plan médian (x=0)
la section de sortie :
On voit d'après la figure (4.9) que le profil de
vitesse est presque parabolique, c'est-à-dire on n'arrive pas au
régime pleinement développé et on a besoin d'une longueur
largement suffisante pour atteindre ce régime à la sortie du
micro-canal (18000 à 20000um environ).
Nombre de Nusselt (q=50 W/cm2, Re=84) :
La figure (4.10) montre une diminution du nombre de Nusselt
local en fonction de la distance Z(m).
Nombre de Nusselt en fonction de Re :
Plus que Re augmente, plus le Nusselt local,
c'est-à-dire une meilleure prise de la chaleur par le fluide. Ceci peut
être observé dans la figure (4.11).
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Résultats et Discussions
La chute de pression du fluide tout le long du
micro-canal :
La perte de pression en fonction de la distance de
l'entrée du micro-canal est linéaire comme il est montré
dans la figure (4.12). Ceci est en bon accord avec les résultats obtenus
des formules classiques de ?P.
Refroidissement avec deux micro-canaux :
La figure (4.18) montre les isothermes obtenues avec une
configuration à deux micro-canaux avec (q=50 W/cm2, Re=84).
En comparant les résultats avec ceux correspondant à un seul
canal (la figure 4.16) mais avec (Re=169). On peut conclure que le
refroidissement est meilleur avec deux micro-canaux car le fluide sort à
une température supérieure à celle dans le cas d'un seul
micro-canal.
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