Computational Investigation: CFD guide for the Evaporation process in Heat Pipe

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorAhmed, Dalal
dc.contributor.authorMahmood, Raid
dc.date.accessioned2026-02-10T13:19:40Z
dc.date.available2026-02-10T13:19:40Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractHeat pipes are essential components in various industrial applications due to their exceptional heat transfer capabilities, which significantly enhance thermal management systems. Their ability to efficiently dissipate heat with minimal temperature gradients makes them invaluable in electronics cooling, aerospace systems, and energy recovery processes. This study presents a detailed two-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation to analyze the temperature distribution and phase change dynamics during evaporation within a heat pipe. The simulation is conducted using ANSYS Fluent, where a 2D model of the heat pipe is developed, and an optimized computational mesh is generated to ensure accuracy in the numerical results. The k-ε turbulence modelis employed to accurately capture the fluid flow behavior, accounting for the complex interactions between vapor and liquid phases. The working fluid selected for this investigation is a nanorefrigerant (Al2O3/R11), chosen for its enhanced thermal properties that contribute to improved heat transfer efficiency. The simulation results reveal a significant temperature gradient in the evaporator section, highlighting the critical role of heat flux in determining thermal resistance. Additionally, the study examines how variations in heat input influence the overall thermal performance of the heat pipe. The findings from this CFD analysis provide valuable insights into the evaporation process, which is driven by phase change phenomena, and offer practical designguidelines for optimizing heat pipe performance. By understanding the intricate relationship between fluid dynamics, heat transfer, and material properties,this research significantly contributes to the development of more efficient and sustainable thermal management solutions for industrial applications
dc.description.abstractotherТеплові труби є важливими компонентами в різних галузях промисловості завдяки своїм винятковим можливостям теплопередачі, які значно покращують системи терморегулювання. Їх здатність ефективно розсіювати тепло з мінімальними температурними градієнтами робить їх безцінними в системах охолодження електроніки, аерокосмічних системах та проце-сах рекуперації енергії. У цьому дослідженні представлено детальне двовимірне моделювання методом обчислювальної гідро-динаміки (CFD) для аналізу розподілу температури та динаміки фазових перетворень під час випаровування в тепловій трубі. Моделювання проведено за допомогою ANSYS Fluent, де розроблено 2D модель теплової труби і створено оптимізовану обчис-лювальну сітку для забезпечення точності числових результатів. Модель k-ε турбулентності використовується для точного відображення поведінки потоку рідини, враховуючи складні взаємодії між паровою та рідкою фазами. Робочою рідиною для цього дослідження був обраний нанохолодоагент (Al2O3/R11), який відрізняється покращеними тепловими властивостями, що сприяють підвищенню ефективності теплопередачі. Результати моделювання показують значний градієнт температури в секції випарника, що підкреслює критичну роль теплового потоку у визначенні термічного опору.Крім того, в дослідженні розглядається, як зміни у вхідному тепловому потоці впливають на загальні теплові характеристики теплової труби. Резуль-тати цього CFD-аналізу дають цінну інформацію про процес випаровування, який зумовлений явищами фазових змін, і пропону-ють практичні рекомендації з проектування для оптимізації продуктивності теплових труб. Завдяки розумінню складного взає-мозв’язку між динамікою рідини, теплопередачею і властивостями матеріалу, це дослідження робить значний внесок у розроб-ку більш ефективних і стійких рішень для управління тепловими потоками в промислових цілях.
dc.format.pagerangeP. 125-132
dc.identifier.citationAhmed, Dalal. Computational Investigation: CFD guide for the Evaporation process in Heat Pipe / Dalal Ahmed, Raid Mahmood // Mechanics and Advanced Technologies. – 2025. – Vol. 9, No. 2(105). – P. 125-132. – Bibliogr.: 22 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2025.9.2(105).328619
dc.identifier.orcid0009-0008-1672-7729
dc.identifier.orcid0000-0002-3237-9487
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78732
dc.language.isoen
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofMechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 2(105)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectTemperature Distribution
dc.subjectHeat Pipes
dc.subjectComputational Fluid Dynamics CFD
dc.subjectEvaporation Process
dc.subjectANSYS Fluent
dc.subjectтеплові труби
dc.subjectобчислювальна гідродинаміка (CFD
dc.subjectпроцес випаровування
dc.subjectANSYSFluent
dc.subjectрозподіл темпера-тури)
dc.subject.udc536.24:532.517.4
dc.titleComputational Investigation: CFD guide for the Evaporation process in Heat Pipe
dc.title.alternativeОбчислювальне дослідження: Посібник з CFD для процесу випаровування в тепловій трубі
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
125-132.pdf
Розмір:
1.05 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 2 (105)