Czasopismo | TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU | Rocznik 2021 - zeszyt 4

Symulacje numeryczne przepływu przez mikrokanały urządzeń technicznych z trójkątnymi i prostokątnymi elementami chropowatości

NUMERICAL SIMULATION OF FLOW THROUGH MICROCHANNELS OF TECHNICAL EQUIPMENT WITH TRIANGULAR AND RECTANGULAR ELEMENTS OF ROUGHNESS

10.15199/160.2021.4.3

nr katalogowy: 135279
10.15199/160.2021.4.3

Streszczenie

Celem pracy jest określenie wpływu chropowatej powierzchni na przepływ płynu w mikrokanałach stosowanych w różnych mikrourządzeniach technicznych złożonych wyrobów. Rozpatrywano dwuwymiarowy osiowo-symetryczne mikrokanały o przekroju kołowym. Chropowatość została zasymulowana jako proste figury geometryczne tj. trójkąt i prostokąt o różnej wysokości h i różnej odległości s między sobą. Równania przepływowe zostały rozwiązane za pomocą oprogramowania Ansys/Fluent. Przeprowadzana jest analiza linii prądu w celu zbadania przepływów w strefie recyrkulacji za elementami chropowatości. Stwierdzono, że współczynnik tarcia wzrasta wraz ze wzrostem wysokości elementów chropowatych. Współczynnik tarcia jest większy dla elementów prostokątnych niż trójkątnych i zmniejsza się wraz ze zmianą geometrii elementu. Straty tarcia maleją wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa. Autorzy wskazują, że w produkcji mikrokanałów złożonych wyrobów do modelowania chropowatości zaleca się używać elementów trójkątnych.

Abstract

This paper presents a computational study on an influence of a rough surface on the fluid flow in a microchannel used in various technical microdevices of complex products. Two-dimensional axially symmetrical microchannels with a circular cross-section were considered. The fluid flow were simulated as simple geometric figures, i.e. a triangle and a rectangle with different height h and different distance s between each other. The flow equations were solved with Ansys / Fluent software. A streamline analysis is performed to investigate the flows in the recirculation zone behind the roughness elements. It was found that the friction factor increases with increasing height of rough elements. The coefficient of friction factor is greater for rectangular elements than for triangular elements, and decreases as the geometry of the element changes. Friction factor decreases as the Reynolds number increases. The authors indicate that in the production of microchannels of complex products, it is recommended to use triangular elements to model roughness.

Słowa kluczowe

Keywords

Open Access

Zeszyt

2021-4

Twój Koszyk

Open Access

Zeszyt

Czasopisma