This study numerically investigates performance analysis of three types of microchannels and the results obtained are compared with the open literature. The results show that the effect of different types of ribs on the overall performance is evident. The thermal enhancement factor η of the microchannels F–R (with rectangular ribs) is always the lowest, depending on the range of Reynolds number. Furthermore, different comprehensive performance criteria, based on the first and second law of thermodynamics, are proposed to assess the relative merit of each microchannel. The microchannel F-Trp (with trapezoidal ribs) is appeared to be the most promising configuration when Re < 300, while the microchannel F–C (with circular ribs) has the best performance when Re > 300. According to field synergy principle, the heat transfer enhancement can be attributed to the good synergy between velocity vector and temperature gradient. Moreover, thermal boundary is disturbed after adding ribs and temperature different between the channel wall and fluid is small, thus the corresponding of irreversibility (entropy generation) reduces and heat transfer rate improves. The present study aims to provide alternative ways to evaluate the heat transfer performance of microchannels

چکیده
این مطالعه به بررسی عددی تحلیل عملکرد سه نوع از میکروکانال ­ها می ­پردازد و نتایج به دست آمده با منابع باز مقایسه شده است. نتایج نشان می ­دهد که اثر انواع مختلف دنده­ ها بر عملکرد کلی مشهود است. ضریب تقویت حرارتی η میکروکانال F-R (با دنده ­های مستطیل شکل) بسته به محدوده­ ی عدد رینولدز ، همیشه کمترین است. علاوه بر این، معیارهای مختلف عملکرد جامع، بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیک، برای ارزیابی شایستگی نسبی هر یک از میکروکانال­ ها ارائه شده است. زمانی که Re<300  باشد، میکروکانال F-TRP  (با دنده ­­های ذوزنقه شکل) به نظر امیدوار کننده ترین پیکربندی است، در حالی که میکروکانال F-C (با دنده دایره شکل) زمانی که Re>300  باشد، بهترین عملکرد را دارد. با توجه به اصل هم افزایی میدانی، افزایش انتقال حرارت را می ­توان به هم­ افزایی خوب بین بردار سرعت و گرادیان دما نسبت داد. علاوه بر این، مرز حرارتی پس از اضافه کردن دنده­ ها مختل می­ شود و اختلاف دمایی بین دیواره کانال و سیال کوچک است، در نتیجه تناظر برگشت ناپذیری (تولید آنتروپی) کاهش و نرخ انتقال حرارت بهبود می­ یابد. هدف مطالعه حاضر ارائه راه­ های جایگزین برای ارزیابی عملکرد انتقال حرارت میکروکانال ­ها است.

1-مقدمه
افزایش انتقال حرارت در میکروکانال­ ها از اهمیت زیادی برای صرفه جویی در انرژی به ویژه برای جهان امروز برخوردار است که در آن ذغال سنگ و نفت کم یاب شده است. زبری یا مروج­ های تلاطم به عنوان یک عنصر بهبود منفعل به طور گسترده در میکروکانال­ ها استفاده شده است [1]. مطالعات تجربی و عددی بر روی میکروکانال مستطیل/صاف با مروج تلاطم، مانند زبری حفره ­ای، دنده ­دار یا حفره –دنده ­دار در یک جداره، به طور گسترده ­ای در مراجع باز بررسی شده است...