مطالعه عددی تاثیر عوامل مختلف بر نرخ انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی در یک محفظه دوبعدی با درپوش متحرک به روش شبکه بولتزمن حرارتی

هدف از پژوهش حاضر، مطالعه عددی جریان و انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی نانوسیال در یک محفظه دوبعدی شیب دار با حضور سیلندر استوانه ای چرخان به روش شبکه بولتزمن حرارتی است. در این شبیه سازی تحت عدد رینولدز Re =۱۰۰، تغییر عدد ریچاردسون به عنوان شاخص کنترل کننده سهم جابه جایی اجباری و آزاد در ایجاد جابه جایی ترکیبی، تحت بازه ۱۰ ≥ Ri ≥؛ ۰.۱ مورد تحلیل قرار گرفته و به ازای هر سه مکانیزم انتقال حرارت همرفت ذکرشده، تاثیر پارامترهای مختلفی بر نرخ انتقال گرما از محفظه بررسی شده است که عبارتند از: تغییر زاویه شیب محفظه در بازه °۹۰ ≥ y ≥؛ °۰، افزودن نانوذرات مس به سیال پایه آب در کسرهای حجمی مختلف محدود به ۰.۰۵ ≥ ϕ ≥؛ ۰ بر مبنای رویکرد تک فاز، تاثیر حضور سیلندر استوان های در حالت ساکن و متحرک، تغییر جهت چرخش و نیز تغییر قطر و مکان سیلندر. به ازای جمیع مقادیر عدد Ri در بازه فوق، افزودن سیلندر استوانه ای به محفظه تحت هر وضعیتی برای سیلندر، موجب افزایش چشمگیر عدد ناسلت (Num) و نرخ انتقال حرارت در مقایسه با محفظه فاقد سیلندر می شود. در Ri=۰.۱ با قرار دادن سیلندر ساکن در مرکز محفظه به قطر ds=H/۶ در شرایط °۶۰=y و ۵%=ϕ، مقدار عدد ناسلت میانگین در مقایسه با عدد ناسلت محفظه فاقد سیلندر به میزان ۶۵.۵ درصد بهبود یافته و افزایش محسوس نرخ انتقال حرارت را به دنبال دارد. نتایج حاکی از آن است که با افزایش قطر سیلندر عدد ناسلت بهبود می یابد. همچنین هنگامی که سیلندر در نزدیکی درپوش محفظه قرار دارد، بیشترین نرخ انتقال گرما حاصل خواهد شد.

کلیدواژه ها:

شبکه بولتزمن حرارتی ، محفظه ، جابه جایی ترکیبی ، سیلندر استوانه ای ، محفظه شیب دار ، نانوسیال