مدلسازی جابه جایی آزاد نانوسیالات درون محفظه مربعی با استفاده از روش شبکه ای بولتزمن

طی دو دهه اخیر تحقیقات بسیاری بر روی نانوسیالات انجام یافته است . اما روشن نبودن مکانیزمهای انتقال حرارت در نانوسیالات، استفاده از فرضیات نامناسب در مدلسازی و نیز ناهمخوانی نتایج تجربی و عددی لزوم مدلسازی عددی بیشتر در این زمینه را روشن می سازد. مقاله حاضر به مدلسازی دوفازی و دو جزیی نانوسیالات در جابجایی طبیعی بر پایه روش شبکه ای بولتزمن می پردازد. در این روش، معادلات جداگانه ای با در نظر گرفتن نیروهای متقابل بین سیال و نانوذرات با روش شبکه ای بولتزمن در کسر حجمی ها و اعداد رایلی مختلف حل می گردد. در این مقاله نانوسیال، مخلوط همگن آبوآلومینیم اکسید با اندازه نانوذرات یکسان و برابر با ۲۰ نانومتر فرضودر مدلسازی استفاده شده است . چهار نیروی عمده بویانسی ، پسا، براونی و پتانسیل بین ذرات در این روش در نظر گرفته شده است و روابطی برای هر یک ارائه شده است . همچنین نتایج برای چهار کسر حجمی ۰، ۱، ۳ و ۵ درصد و اعداد رایلی بین ۱۰۴ تا ۱۰۶ محاسبه شده است . نتایج با روش حجم محدود صحت سنجی شده و نشان داده شد که دارای دقت قابل قبولی می باشند. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانوسیالات سبب بهبود قابل توجه عدد ناسلت در جابجایی طبیعی می گردد. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی نانوذرات و نیز افزایش عدد رایلی ، میزان تاثیر نانوسیال بر عدد ناسلت جریان افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

روش شبکه ای بولتزمن ، جابجایی طبیعی ، نانوسیال ، عدد رایلی ، عدد ناسلت .