Düşük ve yüksek frekanslı titreşimle çalışan mikro akışkan jetlerinde yapı-akış ilişkisinin incelenmesi

Son zamanlarda sentetik jetlerin uygulanması üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Sentetik jetlerin kendilerine özel sağladıkları geniş akış kontrolü ile elektroniklerde termal performansın artırılması konusunda araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Sentetik jetler basit olarak piezo elektrik yada magnet gibi tetikleyiciler ile yapılmaktadır. Geliştirilen piezo elektrik sentetik jetler için yapısal ve akış parametreleri (bükülme, frekans, akış hızına göre rezonans, ve ısı atımında performans artışı gibi) arasında bir ilişki elde edilmiştir. Özellikle ısı atımında performans artışı hedeflenen sentetik jetlerde ki bu etkin parametreler arasındaki ilişkinin en doğru şekilde kurgulanabilmesi için sayısal ve deneysel methodlar kullanılmıştır. Deneysel methodların uygunlanması için lazer titreşim cihazı, sıcak kablo ile hız ölçer ve 3 boyutlu robot gibi üst düzey cihazlar eşliğinde deneysel sistem kurulmuştur. Sentetik jetlerde bükülme, ısı atımı, akış hız ölçümü ve enerji tüketimi olmak üzere dört tür hesaplama yapılmıştır. Yapılan jetlerin ısı atım performans faktörü, daha önceden kayıpları hesaplanmış olan 25.4x25.4 (mm)'lik dikey bir ısıtıcı yüzeyinden hesaplanmıştır. Son olarakta , düşük ve yüksek frekansta çalıştırılan jetlerin enerji tüketimleri hesaplanmış ve kıyaslanmıştır. Sayısal method Ansys ve Comsol programları ile yapılmıştır. Zamana bağımlı bükülme testleri Comsol da yapılırken, 3 boyutlu akış ve termal dağılım simülasyonları ( Jet nozulu ile ısıtıcı yüzeye arası başluk oranı y/d = 2, ReDj = 1400 ve f = 500 Hz için) Ansys CFX'te yapılmıştır. Bölgesel basınç ve ısı atım katsayısı elde edilmiş ve titreşimli akışların (pulsating flow) jet nozul çıkışında vorteks halkası oluşturduğu ve bu vorteksin önemsenecek boyutta sonuca etkisi gözlemlenmiştir. Sonuç olarak bir sentetik jet tetikleyicisinin performans sağlayabileceği dizayn parametreleri ortaya çıkartılmıştır.