شبیه سازی عددی و بهبود انتقال حرارت جریان سیال گذرنده از لوله با اضافه نمودن ذرات نانو و آشفته نمودن رژیم جریان

با توجه به کاربردهای صنایع مختلف، جریان سیال در لوله ها از تمامی جنبه ها در صنعت و کارهای تحقیقاتی حائز اهمیت بوده و لذا بهینه سازی انتقال حرارت در همه صنایع از اولویت ویژه ای برخوردار می باشد. یکی از شیوه های رایج بهبود انتقال حرارت و افزایش عدد ناسلت، اضافه نمودن ذرات ریز جامد در سیال (در ابعاد نانو) و افزایش عدد رینولدز و آشفته نمودن رژیم جریان سیال می باشد. CuO یکی از این ذرات جامد است که هم خواص فیزیکی مناسبی دارد هم به راحتی می توان در صنعت و پژوهش های تحقیقاتی از آن استفاده نمود. در پژوهش حاضر، با توجه به اطلاعات موجود، با استفاده از نرم افزار FLUENT ۲۰۲۰ R۲، هندسه ی مربوط به شبیه سازی در محیط نرم افزار DESIGN MODELER ایجاد شد. با توجه به گرادیان های شدید نزدیک دیواره، شبکه بندی لایه مرزی در این نواحی اعمال گردید. همچنین گام زمانی به صورت ثابت در نظر گرفته شد و مطالعه استقلال از گام زمانی و شبکه بندی نیز برای هندسه مورد نظر انجام گرفت. مساله مورد نظر در نرم افزار انسیس فلوئنت به صورت پایا و در اعداد رینولدز مختلف برای نانوذرات مختلف حل عددی گردید. همچنین در این پژوهش درصد حجمی نانوذرات متغیر فرض شده و با توجه به نتایج عددی بدست آمده، درصد حجمی ذرات تاثیر نسبتا مستقیمی بر خواص سیال عامل داشته و نتیجتا افزایش درصد حجمی نانوذرات سبب افزایش عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت خواهد شد.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت ، عدد رینولدز ، درصد حجمی ، جریان آشفته ، ناسلت ، نانو ذره