شبیه سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی و انتقال حرارت ترکیبی نانوسیال در محفظه باز شبه دایروی

تمرکز اصلی این پژوهش بر روی شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت اجباری و آرام نانوسیال آب/مس در داخل یک محفظه باز شبه دایروی با نواحی مختلف انتقال حرارت با زاویه 45 درجه است. در این پژوهش تعیین موقعیت مناسب با افزایش انتقال حرارت بهینه در یک محفظه باز دایروی شکل است. بدین منظور جریان اجباری نانوسیال برای اعداد رینولدز 10، 50 و 100 مورد بررسی قرار می گیرد. از طرفی نواحی گرم قرار گرفته شده در بخش منحنی شکل محفظه باز برای هر یک از حالات تفکیک شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که به علت این که سرعت سیال پایین است بخش بیشتر جریان به واسطه همرفت طبیعی در ناحیه سطح گرم به علت اختلاف چگالی جابه جا می شود. در این نواحی سطوح گرم باعث تقویت گردش جریان می شود. جریان به واسطه افزایش ممنتوم بهبود یافته و گرادیان های دمایی یا توزیع یکنواخت تری در محفطه همراه است و ایجاد نواحی واقع در بخش های گرم محفظه کاهش یافته است در بین کانتورهای عددی بررسی نواحی W4 و W2 دارای بهترین توزیع حرارتی هستند. جدایش جریان اثرات مهمی دارد تغییرات کسر حجمی نانو ذره جامد بر روی رفتار ضریب اصطکاک مهم می شود و حتی افزایش کسر حجمی نانو ذره جامد باعث کاهش ضریب اصطکاک در مقایسه با سیال آب خالص می شود. این رفتار برای نواحی W2 و W3 آشکار است برای نواحی W1 و W4 به علت برخورد سیال با سرعت بالای تغییرات ضریب با کسر حجمی نانو ذره جامد ناچیز است. با افزایش عدد رینولدز و غالب شدم ممنتوم سیال در مقایسه با نیروی لزجت رفتار فوق کاهش می یابد. در مجموع بهترین انتقال حرارت با وجود نانو ذره بالاتر در کسر حجمی به ترتیب 6، 4، 2 و 0 درصد اتفاق می افتد که افزایش انتقال حرارت با وجود نانو ذرات جامد در مقایسه با سیال آب خالص برای حدود 8 تا 19 درصد کلیه اعداد رینولدز میسر خواهد بود.

کلیدواژه ها:

محفظه باز ، انتقال حرارت توأم ، مطالعه عددی ، نانوسیال