Flussi elettrosmotici all'interno di micro-canali: ottimizzazione della geometria

Nel presente elaborato si intende effettuare l’ottimizzazione della geometria di un micro-canale a sezione rettangolare costituente un micro-dissipatore di calore; in particolare si cercherà il valore ottimale del rapporto fra i due lati del rettangolo e del raggio di curvatura dei raccordi dei suoi spigoli. Il processo verrà svolto mediante l’ormai validato processo dei Performance Evaluation Criteria (PEC), a cui però si aggiunge anche un’analisi di secondo principio, in quanto i PEC si basano solo su considerazioni energetiche e non entropiche. L’ottimizzazione verrà fatta su grandezze adimensionalizzate rispetto alle stesse calcolate in una ben definita condizione di riferimento: in questo modo il processo di ottimizzazione non dipende dagli specifici valori utilizzati nell’elaborato, ma risulta un’ottimizzazione generalizzata a tutti i flussi elettrosmotici all’interno di micro-canali con temperatura di parete costante e uniforme. Nell'elaborato si formulano le equazioni di governo che regolano il potenziale elettrico, il campo di velocità e quello di temperatura del fluido all'interno del canale, e vi si fornisce una soluzione numerica. Dall'andamento di questi campi si determinano il numero di Nusselt e quello di Poiseuille del flusso completamente sviluppato che saranno necessari per la soluzione delle funzioni obiettivo dei PEC. Si forniscono, infine, una serie di grafici che mostrano l'andamento della funzione obiettivo al variare della geometria avendo fissato alcune grandezze definite dal criterio utilizzato. In questo modo il progettista può scegliere, in base alla singola applicazione pratica, il criterio che più si avvicina alle specifiche di progetto.