بررسی عددی جریان آشفته نانوسیال غیرنیوتنی داخل لوله پیچ خورده پره دار با سطح مقطع بیضوی

در این پژوهش جریان آشفته و انتقال حرارت جابه جایی اجباری محلول ۵/۰% کربوکسی متیل سلولز در آب به عنوان سیال پایه که یک سیال غیرنیوتنی با رفتار نازک شونده برشی است همراه با نانوذرات اکسید مس داخل لوله پیچ خورده با سطح مقطع بیضی پره دار در اعداد رینولدز مختلف به صورت عددی بررسی شده است. برای مدل سازی جریان نانوسیال داخل لوله ها از مدل تک فاز با خواص ترموفیزیکی وابسته به دما با فرض جریان سه بعدی و تراکم ناپذیر پایا و با صرفنظر از انتقال حرارت جابه جایی طبیعی و تشعشعی استفاده شده است. همچنین به منظور شبیه سازی و حل عددی معادلات جریان روش حجم محدود مورد استفاده قرار گرفته و برای مدل سازی جریان آشفته مدل دو معادله ای k-ε استاندارد بکار گرفته شده است. تاثیرات پیچ خوردگی دیواره لوله بر روی عدد ناسلت متوسط بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که به دلیل پیچ خوردگی سطح لوله یک جریان چرخشی و ثانویه قدرتمند در لوله شکل می گیرد که موجب اختلاط بهتر و افزایش عدد ناسلت متوسط تا ۶۴% نسبت به لوله بیضوی صاف می شود. علاوه بر این ضریب اصطکاک در این لوله تا ۱۱۵% نسبت به لوله بیضوی صاف افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد با افزودن نانوذرات تا ۵/۱% به سیال پایه، بالاترین میزان معیار ارزیابی عملکرد در لوله پیچ خورده پره دار به ۴۳/۱ در عدد رینولدز ۴۰۰۰ می رسد.

کلیدواژه ها:

نانوسیال غیرنیوتنی ، لوله پیچ خورده با سطح مقطع بیضی ، لوله پره دار ، روش حجم محدود.