شبیه سازی عددی انتقال حرارت نانوسیال در یک لوله مجهز به نوار پیچشی با استفاده از مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی

امروزه افزایش کارآیی و بهینه سازی سیستم های انرژی از نظر اقتصادی و زیست محیطی دارای اهمیتی ویژه است. تاکنون روش های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در سیستم های حرارتی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از نانوسیالات و به کارگیری انواع مغشوش کننده های جریان سیال اشاره نمود. در مقاله حاضر، به کارگیری توامان نانوسیال و نوارهای پیچشی به منظور ارتقای ضریب انتقال حرارت به صورت عددی بررسی شده است. در شبیه سازی عددی از یک مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی استفاده شده است. همچنین، مدل های مختلف آشفتگی برای شبیه سازی آشفتگی سیال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش کسر حجمی نانوذرات، کاهش نسبت پیچش و افزایش عدد رینولدز منجر به افزایش انتقال حرارت می شود. با کاهش نسبت پیچش از ۱۵ به ۵، مقدار انتقال حرارت از ۸ تا ۱۶% افزایش می یابد. با افزایش عدد رینولدز از ۱۰۰۰۰ به ۲۰۰۰۰، اختلاف دمای حداکثر مقاطع تا ۴/۵% کاهش را نشان می دهد. همچنین، مشاهده شد که با حرکت به سمت پایین دست جریان، مقدار اختلاف دمای حداکثر مقاطع کاهش می یابد. افزایش انتقال حرارت با حرکت بیشتر سیال و افزایش اثرات بیشتر نوار پیچشی به سمت پایین دست از دلایل این کاهش هستند.

کلیدواژه ها:

Tube with twisted tape ، Nanofluid ، Turbulent flow ، Forced convection heat transfer ، Two-phase Eulerian-Lagrangian model ، لوله با نوار پیچشی ، نانوسیال ، جریان آشفته ، انتقال حرارت جابه جایی اجباری ، مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی