شبیه سازی عددی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در محفظه با دیواره های موجی و توزیع دمای سینوسی به روش شبکه بولتزمن

در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی آزاد دو بعدی نانوسیال آبی اکسید آلومینیم (Al۲O۳) در محفظه بسته با دیواره های موجی پیچیده به روش شبکه بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. دیواره های جانبی محفظه دارای هندسه پیچیده موجی هستند و دیواره سمت چپ دارای توزیع دمای غیریکنواخت سینوسی و دیواره سمت راست در دمای ثابت و سرد قرار دارند. دیواره های افقی بالا و پایین محفظه هر دو صاف و نسبت به عبور حرارت و جرم عایق شده اند. به علت تغییرات ناچیز چگالی در مطالعه حاضر، از تقریب بوزینسک استفاده شده است که باعث تاثیرپذیری میدان هیدرودینامیکی از میدان حرارتی می گردد. برای توابع توزیع چگالی و انرژی از آرایش شبکه D۲Q۹ استفاده شده است. تغییر پارامترهایی نظیر کسر حجمی نانوذرات، عدد رایلی، هندسه دیواره های جانبی، اختلاف فاز و دامنه تابع سینوسی دما بر روی میدان جریان و میدان دما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند در محدوده اعداد رایلی Ra=۱۰۳ -۱۰۵ با افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت افزایش می یابد. علاوه بر این نشان داده شده است که برای یک عدد رایلی ثابت با تنظیم پارامترهای هندسه دیواره های عمودی می توان به یک انتقال حرارت بهینه دست یافت. بیشترین اثر نانوذرات با تغییر عدد رایلی در اختلاف فازهای مختلفی مشاهده گردید. درنهایت این مطالعه می تواند یک دید کلی برای افزایش انتقال حرارت در محفظه هایی با دیواره های موجی و توزیع دمای سینوسی را فراهم آورد.

کلیدواژه ها:

nanofluid ، Lattice Boltzmann Method ، Free Convection ، Complex-Wavy-Wall ، Sinusoidal Temperature Distribution ، روش شبکه بولتزمن ، نانوسیال ، جابجایی آزاد ، دیواره موجی پیچیده ، توزیع دمای سینوسی