An experimental study on thermal characteristics of a micro scale impinging air jet from a single, circular nozzle is presented. The nozzle exit diameter is maintained constant at 500㎛. The effects of jet Reynolds numbers (Re=1600-9000) including laminar to turbulent jets, nozzle-to-plate spacings (H/D=1, 4, 6, 8, 10) and the degrees of confinement of the nozzle ($D^{\ast}$=3,12,24) on local thermal characteristics are studied. A gold-coated-film heater is used as a impinging plate to minimize lateral conduction effect that is significant in the micro scale impinging jet. A thermocouple is used to measure the temperature distribution of the impinging plate. The flow structure on the impinging plate is investigated using wall pressure measurements. Results show that for small nozzle-to-plate spacings, the maximum Nusselt number is shifted from the stagnation point for turbulent jets ($Re_D\ge3000$) while no such shift is observed for laminar jets. The shifted maximum Nusselt number moves radially outward with increasing jet Reynolds number and disappears with increasing nozzle-to-plate spacing. For the unconfined nozzle ($D^{\ast}$=3), the stagnation Nusselt number decreases with increasing nozzle-to-plate spacing and for the confined nozzles ($D^{\ast}$=12, 24), the optimum nozzle-to-plate spacing corresponding to the maximum stagnation Nusselt number exists. For small nozzle-to-plate spacings, the stagnation Nusselt number decreases with increasing the degree of confinement and for large nozzle-to-plate spacings, the stagnation Nusselt number is independent of the degree of confinement. The optimum nozzle-to-plate spacing increases with increasing degree of confinement of the nozzle. In the case of confined nozzles, subatmospheric regions that support the evidence of the confinement effect occur on both impinging and confining plate for small nozzle-to-plate spacings and high Reynolds numbers. In the case of the unconfined nozzle, subatmospheric regions don’t occur.
원형의 마이크로 스케일의 단일 노즐을 통한 충돌제트의 열전달 특성을 알아보기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 노즐의 출구 직경은 500㎛로 동일하다. 레이놀즈수, 노즐과 플레이트 사이의 거리, 노즐의 컨파인드 된 정도를 변화시켜가면서 실험을 수행하고 마이크로 스케일 충돌제트의 국부 열전달 성능에 대해 알아보았다. 충돌면의 측면방향으로의 전도 열전달량을 최소화 하기 위해 골드필름을 히터로 사용하였고 열전대를 이용하여 충돌면의 온도분포를 측정하였다. 충돌면의 압력분포의 측정을 통해 충돌제트의 유동특성에 대해 알아보았다. 레이놀즈수가 낮은 층류의 경우에는 최대 누셀트값이 중앙에서 나타나지만 레이놀즈수가 3000이상인 난류의 경우에는 중앙에서 벚어난 지점에서 최대값이 나타나고 레이놀즈수가 증가할 수록 최대값이 나타나는 위치가 측면방향으로 점점 증가한다. 노즐과 플레이트 사이의 거리가 증가할 수록 중앙에서 벚어난 누셀트수값은 점점 감소하고 나중에는 소멸한다. 컨파인드 되지 않은 노즐의 경우는 노즐과 플레이트사이의 거리가 증가할 수록 중앙에서의 누셀트수값은 점점 감소하지만 컨파인드 된 노즐의 경우는 노즐의 컨파인드의 영향으로 최대 누셀트수갑을 나타내는 최적의 노즐과 플레이트사이의 거리가 존재하게 된다. 컨파인드된 노즐의 경우는 충돌면에서의 압력분포에서 대기압보다 낮은 영역이 나타나지만 컨파인드 되지 않은 노즐의 경우는 나타나지 않는다.
