Numerical study on channel-flow convection heat transfer enhancement with piezoelectric fans under various operating conditions

压电 传热 气流 材料科学 声学 对流换热 强迫对流 机械 对流 瞬态(计算机编程) 机械工程 工程类 电气工程 物理 计算机科学 操作系统
作者
Kiyun Kim,Taiho Yeom
出处
期刊:Applied Thermal Engineering [Elsevier BV]
卷期号:219: 119674-119674 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2022.119674
摘要

Piezoelectric fans have been widely considered for electronics cooling as a stand-alone cooling device with its advantages over conventional rotary fans, such as low power consumption, low noise level, and small form factor. However, the application of the piezoelectric fans as a supplemental device in an existing forced-convection condition is rare in the literature. In this study, a transient numerical simulation is carried out to investigate the impacts of the piezoelectric fan, operating at various conditions and locations, on the convection heat transfer of a heated surface in an airflow channel. The mean-to-peak displacements and the operating frequencies of the piezoelectric fan are varied from 3.4 to 7.8 mm and from 90.3 to 180.6 Hz, respectively, for case studies. As a result, when the piezoelectric fan is operated at the front-end location with its maximum displacement and frequency, about 70 % of heat transfer improvement is achieved over the channel flow condition without the piezoelectric fan operation. Furthermore, the Q-criterion analysis is used to visualize vortical structures generated by the piezoelectric fan operating at three relative locations from a heated surface. It is found that the vortical structures carry most of the kinetic energy, creating a significant enhancement of the convective heat transfer in the channel.
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