تبريد أسطوانة محرك باستخدام الزعانف (Heat Sink)

أسطوانة محرك مزودة بأنواع مختلفة من الزعانف (المشتتات الحرارية) تحت تأثير الحمل الحراري القسري للهواء.

? الهدف

تحديد أي تصميم للزعانف يحقق أفضل كفاءة تبريد بعد 25 ثانية من التشغيل.

⚙️ ظروف التشغيل

*️⃣ درجة حرارة الوسط المحيط: 22 °C

*️⃣ درجة حرارة السطح الداخلي للأسطوانة: 120 °C

*️⃣ معامل الحمل الحراري (h): 100 W/m²·°C

*️⃣ مادة الأسطوانة: فولاذ مسبوك (Cast Steel)

*️⃣ مادة الزعانف: سبيكة ألومنيوم

? تكوينات التصميم

✔️ Design D: أسطوانة بدون زعانف (النموذج الأصلي)

✔️ Design A: زعانف مربعة

✔️ Design E: زعانف مستطيلة مستقيمة

?️ تفاصيل الشبكة (Meshing)

? تم استخدام شبكة سداسية عالية الجودة (Hexahedral Mesh) لجميع النماذج لضمان دقة عالية في توقع التدرج الحراري وانتقال الحرارة بسلاسة عبر الأسطح.

? تم اختيار نوع الشبكة لتحقيق توازن بين الدقة الحسابية والكفاءة الزمنية، مع تحسين كثافة الشبكة عند مناطق التلامس بين الزعانف والأسطوانة حيث يكون التدرج الحراري في أعلى قيمه.

? منهجية المحاكاة

باستخدام Transient Thermal Solver، تم تحليل تغير درجة الحرارة ومعدل تبديد الحرارة لكل تصميم مع الزمن، مع التركيز على الأداء عند زمن 25 ثانية.

نتائج التحليل (بعد 25 ثانية)

Design D (بدون زعانف): أقصى درجة حرارة ≈ 43.8 °C

Design A (زعانف مربعة): أقصى درجة حرارة ≈ 28.65 °C

Design E (زعانف مستطيلة): أقصى درجة حرارة ≈ 27.7 °C