Numerical Assessment and Data-Driven Reduced Order Model for Natural Convection of Water-Copper Nanofluid in Porous Media

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 47

فایل این مقاله در 14 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JHMTR-10-1_007

تاریخ نمایه سازی: 24 شهریور 1403

چکیده مقاله:

In this article, two computational frameworks are presented for the numerical simulation of flow and heat transfer under the effects of natural convection phenomena in a field containing water-copper Nano-fluid and including porous media. The first is a CFD model which is built based on accurate algorithms for spatial derivatives and time integration. The spatial derivatives have been calculated using first-order upwind and second-order central differencing approaches. Also, time integration is performed using the fourth-order Runge-Kutta method. In the second, a parametric reduced order model is developed to compute the whole flow field under the effects of some important parameters such as Darcy number and Rayleigh number. This model is constructed based on POD-snapshots method. The POD modes are calculated by the solution of an eigenvalues problem. The calculated eigenfunctions are POD modes which are ranked using energy-based criteria based on the total kinetic energy of the flow field. This approach leads to the development of a reduced-order model that can be used as a surrogate model of the CFD high-order approach. The results obtained from the reduced order model show relatively good agreements under variations of some important parameters such as Darcy and Rayleigh numbers and nanoparticles density on the flow and thermal fields with the benchmark DNS data. Also, from the results, it is concluded that the surrogate model has very small values of errors (order of ۱۰-۴ ~ ۱۰-۶) and the time spent on calculations is less than ۱۰% of the time required for direct numerical simulation.

نویسندگان

Mohammad Kazem Moayyedi

CFD, Turbulence, and Combustion Research Laboratory, Department of Mechanical Engineering, University of Qom, Iran.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Eiyad Abu-Nada, Ziyad Masoud, Hakan F. Oztop, Antonio Campo, ۲۰۱۰, ...
  • Mefteh Bouhalleb, Hassan Abbassi, ۲۰۱۴, Natural convection of nanofluids in ...
  • Bishwajit Sharma, Basant Kumar, Rabindra Nath Barman, ۲۰۱۸, Numerical investigation ...
  • M. Izadi, R. Mohebbi, D. Karimi, M. A. Sheremet, ۲۰۱۸, ...
  • M. Izadi, A. Behzadmehr & M. M. Shahmardan, ۲۰۱۵, Effects ...
  • Modeling of Effective Thermal Conductivity and Viscosity of Carbon Structured Nanofluid [مقاله ژورنالی]
  • Study on Thermal and Hydrodynamic Indexes of a Nanofluid Flow in a Micro Heat Sink [مقاله ژورنالی]
  • M. Izadi, H. M. Alshehri, F. Hosseinzadeh, M. Shokri Rad, ...
  • M. Izadi, T. Tayebi, H.M. Alshehri, ۲۰۲۳, Transient magneto-buoyant convection ...
  • Nazia, S, Seshaiah, B, Sudarsana Reddy, P, Sreedevi, P., ۲۰۲۳, ...
  • P Sudarsana Reddy, and P Sreedevi, ۲۰۲۱, Flow and heat ...
  • M.R. Aminian, A.R. Miroliaei, and B. Mirzaei Ziapour, ۲۰۱۹, Numerical ...
  • S. Kaviany, ۱۹۹۵, Principles of Heat Transfer in Porous Media, ...
  • Ling, X.; Yan, Z.; Liu, Y.; Lu, G. ۲۰۲۱, Transport ...
  • G.C. Bourantas, E.D. Skouras, V.C. Loukopoulos, V.N. Burganos, ۲۰۱۴, Heat ...
  • Prabir Barman and PS Rao, ۲۰۲۲, Natural convection of nanofluids ...
  • Basil Mahdi Al-Srayyih, Shian Gao, and Salam Hadi Hussain , ...
  • Z. A. S. Raizah and A. M. Aly, ۲۰۲۱, Natural ...
  • S.A.M. Mehryan, M. Ghalambaz, A. J. Chamkha, M. Izadi, ۲۰۲۰, ...
  • M. Izadi, B. Bastani and M. A. Sheremet, ۲۰۲۰, Numerical ...
  • H. Sajjadi, A. A. Delouei, R. Mohebbi, M. Izadi, and ...
  • M. Izadi, R. Mohebbi, A. A. Delouei, H. Sajjadi, ۲۰۱۹, ...
  • M. Izadi, B. Alshuraiaan, A. Hajjar, M. A. Sheremet, M. ...
  • P. Holmes, J. L. Lumley, G. Berkooz, ۱۹۹۶, Turbulence coherent ...
  • Rathinam, Muruhan and Petzold, Linda., ۲۰۲۳, A New Look at ...
  • Feng, J. W., Cen, S., Li, C. F., and Owen, ...
  • Holmes P.J., Lumley J.L., Berkooz G., Mattingly J.C., Wittenberg R. ...
  • Holmes P.J., Lumley J.L., Berkooz G., Mattingly J.C., Wittenberg R. ...
  • Smith, T. R., Moehlis, J., and Holmes, P., ۲۰۰۴, Low-Dimensional ...
  • L. Sirovich, M. Kirby, ۱۹۸۷, Low-dimensional procedure for the characterization ...
  • T. Lieu, C. Farhat, ۲۰۰۵, Adaptation of POD-based aeroelastic ROMs ...
  • Li, J., Zhang, T., Sun, S. and Yu, B., ۲۰۱۹, ...
  • Thomas A. Brenner, Raymond L. Fontenot, Paul G.A. Cizmas, Thomas ...
  • Alexandra Tallet, Cyrille Allery & Cédric Leblond, ۲۰۱۶, Optimal flow ...
  • Li, S., Li, W., & Noack, B., ۲۰۲۲, Machine-learned control-oriented ...
  • J. R. Connell, D. Kulasiri, ۲۰۰۷, Computational modeling of turbulent ...
  • T. Bui-Thanh, M. Damodaran, K. E. Willcox, ۲۰۰۴, Aerodynamic data ...
  • R. Bourguet, M. Braza, A. Dervieux, ۲۰۱۱, Reduced-Order modeling of ...
  • M.K. Moayyedi, M. Najafbeygi, ۲۰۱۸, A high fidelity cost efficient ...
  • Zhendong Luo, ۲۰۱۵, Proper Orthogonal Decomposition-based Reduced-order Stabilized Mixed Finite ...
  • M.K. Moayyedi, ۲۰۱۷, Numerical simulation and reduced order modeling of ...
  • M. K. Moayyedi, F. Sabaghzadeghan, ۲۰۲۱, Development of parametric and ...
  • نمایش کامل مراجع