In this paper, the effects of design parameters have been experimentally investigated for the air side thermal performance under mixed (combined natural and forced) convection of the fully shrouded elliptical pin fin heat sinks and the values of optimum design parameters are sought. A theoretical model is used to predict the influence of various geometrical, thermal and flow parameters on the thermal resistance of the heat sink. An experimental measurement technique is utilized to indirectly measure the overall heat transfer coefficient of the heat sink in mixed convection with assisting flow. The thermal performance characteristics are obtained for various parameters with inline and staggered layout of the pin fin heat sinks resulting in optimum heat sink void fraction (α  ), and pin fin aspect ratio (ϒ). The comparative thermal performances of circular and elliptical profiled pin fin heat sinks are presented. Based on experimental data for the range of fin, air flow and heat sink parameters, with aspect ratio, 5.1≤γ≤9.1; heat sink void fraction, 0.534≤α≤0.884; approach velocity, 0.1≤U_∞≤0.5; longitudinal fin pitch, 18≤S_L≤36mm; transverse fin pitch, 9≤S_T≤18mm; elliptical pin fin axis ratio ε=0.66 and mixed convection parameter, 1≤Gr_d/Re_d≤100; generalized empirical correlations are developed for elliptical pin fin heat sink

چکیده

در این مقاله، تاثیر پارامتر های  طراحی به صورت تجربی  برای عملکرد گرمایی جانب هوایی تحت انتقال حرارت مختلط ( ترکیبی از طبیعی و اجباری) در سینک های گرمایی پین سوزنی  بیضوی به طور کامل پوشیده مورد بررسی قرار گرفته شده است و مقادیر پارامتر های طراحی بهینه به دست آمده است. همچنین یک مدل تجربی برای تخمین تاثیر پارامتر های هندسی و گرمایی مختلف بر مقاومت حرارتی سینک های گرمایی مورد استفاده قرار گرفته شده است.  تکنیک اندازه گیری تجربی برای اندازه گیری غیر مستقیم ضریب انتقال گرمای کلی  سینگ گرمایی در انتقال حرارت مختلط با جریان کمکی استفاده شده است. مشخصه های عملکرد گرمایی برای پارامترهای مختلف  با طرح های  خطی و متناوب  سینک های گرمایی فین سوزنی به دست آمده اند که منجر به شکاف خالی سینک گرمایی بهینه (α)، نسبت ابعادی فین سوزنی (γ) می شوند. عملکردگرمایی مقایسه ای سینک های گرمایی فین سوزنی با پروفیل های دایروی و بیضوی ارائه شده است. بر مبنای داده های تجربی برای محدود ه فین، پارمتر های جریان هوا و سینک های گرمایی با نسبت ابعادی 5.1≤γ≤9.1، شکاف خالی سینک گرمایی 0.534≤α≤0.884 سرعت ورود 0.1≤U_∞≤0.5، پیچ سوزن طولی 18≤S_L≤36mm، پیچ سوزن عرضی  9≤S_T≤18mm؛ نسبت محوری فین سوزنی بیضوی ε=0.66 و پارامتر انتقال حرارت مختلط 1≤Gr_d/Re_d≤100، روابط تعمیم یافته ی تجربی برای سینک گرمایی فین سوزنی توسعه یافته است.

1-مقدمه                                                                        

سینک های گرمایی به صورت گسترده ای برای افزایش انتقال گرما به هوای ambient مورد استفاده قرار گرفته اند. انواع مختلفی از سینک های گرمایی با هندسه های فین مختلف و عملکرد با انتقال حرارت های طبیعی و اجباری وجود دارد [1].هندسه ی معمول، چیدمانی از فین های سوزنی سینک گرمایی می باشد. با این حال منطق برای انتخاب طرح خاصی از سینک گرمایی و یا به صورت خاص تر، انتخاب پروفیل سطح مقطع فین مخصوصی، تا حدودی نا معلوم باقی مانده است.  مطالعه ی دقیق پیشینه ی پژوهش نشان می دهد که فین های سوزنی با پروفیل بیضوی عملکرد بهتری در مقایسه با  سطح مقطع های دایروی و مربعی از خود نشان می دهند...