마이크로채널 내 TiO2 나노유체의 흐름에 의한 열전달 특성에 대한 수치해석

초록

본 논문에서는 마이크로채널 내 정제수(DIW: Deionized Water)와 나노유체(나노 입자의 콜로이드 현탄액)의 일정한 열 유속 조건에서의 강제 대류 열전달에 대한 수치해석을 다루고 있다. 우선, 밀도, 비열, 점도뿐만 아니라 열전도도와 같은 나노 유체의 열물리적 성질을 계산하였고, 고전적인 CFD(전산 유체 역학) 및 HT(열전달) 방법을 이용하여 마이크로채널 내에서의 열유동 특성을 평가하였다. 수치해석 모델의 정확성을 평가하기 위하여 DIW의 흐름에 대해서 실험결과와 비교하였고, 나노유체는 입자의 농도, 유량 및 벽면 온도의 냉각 성능에 대한 영향을 평가하기 위하여 매개변수 방법에 의해 각 요소를 평가하였다. 그 결과, 수치해석 모델은 DIW에 대한 실험 결과와는 평균적으로 2.3%의 작은 오차를 보였다. 하지만 나노유체에 대해서는 유량 및 벽면 온도의 영향에 대해서는 유사한 경향성을 보여주었지만, 절대적인 냉각 효과에서는 실험값에 미치지 못했다. 이는 가열된 벽면에서의 미시적인 입자 거동의 영향이 고려되지 않았기 때문으로 보인다.