Mass transfer analysis in microchannels with single and dual scale pin fin array configurations

[Исследование массопереноса в микроканалах с одним и двумя масштабами упаковки массива пинов]

Olga A. Solnyshkina, Nazgul B. Bikkinina, Karina A. Galieva, Aiguzel Z. Bulatova, Iskandar Sh. Garifullin

Ufa University of Science and Technology, Ufa, Russian Federation

Аннотация: Важным аспектом в конструировании эффективных микротеплообменных устройств является подбор оптимальной геометрии внутренней структуры микроканалов с целью минимизации гидродинамического сопротивления и интенсификации поперечных потоков. Данная работа посвящена исследованию влияния изменения внутренней конфигурации микроканалов с массивом цилиндрических пинов на гидродинамические особенности течения вязкой несжимаемой жидкости. Используемый численный подход для решения уравнений Стокса в трехмерном случае для несимметричных областей основывается на методе граничных элементов, ускоренном быстрым методом мультиполей на гетерогенных вычислительных архитектурах. Валидация разработанных программных модулей проведена путем сопоставления с данными лабораторных экспериментов на микрофлюидных чипах. Проведена серия расчетов и получены новые данные по влиянию изменения параметров упаковки пинов внутри элемента микроканала на интенсификацию поперечных потоков и изменение пропускной способности.

Ключевые слова: микроканалы, микрофлюидика, метод граничных элементов, прямое численное моделирование, массив пинов, микротеплообменник.

УДК: 532.5; 519.62

Получена: 10.06.2025
Исправленный вариант: 05.08.2025
Принята: 27.09.2025

Язык публикации: английский