مطالعه عددی تاثیر عامل های هندسی بر انتقال گرمای نانو سیال آب ۳O۲Al در یک میکروکانال

این پژوهش به بررسی انتقال گرما و ساختار جریان، نانو سیال آب – آلومینیم اکسید در میکروکانال دو بعدی مستطیلی در جز حجمی۲ %، ۴ %، ۶ % و ۸% نانو ذره­ ها و عدد رینولدز ۱۰ تا۵۰ با استفاده از دینامیک سیال­ های محاسباتی (CFD) پرداخته است. مجموعه معادله­ های حاکم، پیوستگی و مومنتم و گرما به روش المان محدود با اعمال شرایط مرزی با کمک نرم افزار کامسول حل شده است. عدد ناسلت محلی پیش بینی شده جریان نانو سیال آب آلومینیم اکسید در عدد رینولدز ۹/۶ و ۵% با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارد. نتیجه­ های شبیه ­سازی نشان دادند افزایش عدد رینولدز موجب افزایش سرعت سیال و افزایش تراکم خطوط جریان لبه تیغه و ایجاد گرداب­ های بزرگ­ تر جریان می شود که این پدیده موجب افزایش ناسلت می شود. همچنین افزایش تعداد تیغه ها موجب تشکیل مناطق چرخش جریان بیش ­تر می ­شود که این امر به سبب تبادل گرمای بهتر سیال با دیواره کانال و افزایش دمای خروجی میکروکانال می شود. به طوری که در رینولدز ۴۰ دما خروجی سیال در میکروکانال شش تیغه ۳۵/۳۲۲ کلوین و در میکروکانال یک تیغه ۹/۳۱۴ کلوین می باشد. با افزایش ارتفاع تیغه وسعت منطقه چرخش بیش­ تر شده و در پی آن ضریب انتقال گرما افزایش می یابد. برای میکروکانال شش تیغه با افزایش عدد رینولدز  از ۱۰ به ۵۰ میزان افت فشار ۱۵ برابر و میزان ناسلت ۲۸ برابر می شود.  همچنین افزایش جز حجمی نانو ذره، مقدارهای متوسط دمای خروجی میکروکانال را افزایش داده و وسعت گرداب ها را با تاثیرگذاری بر گرانروی کاهش می دهد افزایش جز حجمی از ۰۲/۰ تا ۱/۰.برای میکروکانال تک تیغه دما را ۵۶/۰ درصد افزایش می یابد. ولی تاثیر فاصله بین تیغه ها، بر دمای متوسط خروجی میکروکانال کم می باشد

کلیدواژه ها:

میکروکانال ، دینامیک سیال های محاسباتی ، انتقال گرما ، نانو سیال ، ناسلت