انتقال گرمای ترکیبی جابجایی آزاد و رسانش در محفظه ای حاوی نانوسیال و سیال خالص جدا شده با یک مانع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

هدف از مقاله حاضر، بررسی عددی اثر جنس سیال خالص (آب، هوا و اتیلن گلیکول) بر میدان جریان و آهنگ انتقال گرما محفظه ای حاوی نانوسیال و سیال خالص جدا شده با یک مانع است. نانوسیال مورد استفاده آب- اکسید مس است. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و بر اساس الگوریتم SIMPLE به طور همزمان حل شده­اند. بررسی­ها نشان می­دهد، در کلیه حالت ها افزایش عدد گراشف باعث افزایش سرعت جریان و آهنگ انتقال گرما در محفظه می­شود. در اعداد گراشف () انتقال گرما حاکم از نوع رسانش می­باشد و با افزایش عدد گراشف () مکانیزم غالب انتقال گرما از نوع جابجایی خواهد شد. در محفظه حاوی هوا- نانوسیال، قدرت جریان گردابه ها در محفظه حاوی هوا  خیلی بیشتر از محفظه حاوی نانوسیال  است. این در حالی است که در محفظه حاوی اتیلن گلیکول- نانوسیال، قدرت جریان گردابه ها در محفظه حاوی نانوسیال     از محفظه حاوی اتیلن گلیکول  بیشتر است. در اعداد گراشف () ، آهنگ انتقال گرما روی دیواره گرم در حالی که سیال خالص، هوا  (%77/95) باشد، بیشتر از اتیلن گلیکول (%34/70) و اتیلن گلیکول بیشتر از آب  (%14/50) است. در اعداد گراشف () ، آهنگ انتقال گرما روی دیواره گرم در حالی که سیال خالص، اتیلن گلیکول  (%33/67) باشد، بیشتر از هوا (%41/56) و هوا بیشتر از آب  (%93/50) است. این در حالی است که در همه اعداد گراشف، آهنگ انتقال گرما روی دیواره سرد در حالی که سیال خالص، آب  (%86/49) باشد، بیشتر از اتیلن گلیکول  (%73/16) و اتیلن گلیکول بیشتر از هوا  (%23/4) است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Anderson R. and Bejan A., Heat transfer through single and double vertical walls in natural convection : theory and experiment, J. Hear Transfer 24, pp. 1611-1620, 1981.
[2]  Nishimura T., Shiraishi M. and Kawamura Y., Natural convection heat transfer in enclosures with an off„center partition, Heat Mass Transfer 30, pp. 1756 – 1758, 1987.
[3]  Nishimura T., Shiraishi M., Nagasawa F. and Kawamura Y., "Natural convection heat transfer in enclosures with multiple vertical partitions", Heat Mass Trans fer 31, pp. 1679-1686,1988.
[4]  Dzodzo D. M. C., Dzodzo M. B., Pavlovic M. D., Laminar natural convection in a fully partitioned enclosure containing fluid with nonlinear thermophysical properties, Heat Mass Transfer 20 , pp. 614 – 623, 1999.
[5]  نظری م و رمضانی س، انتقال گرما جابجایی آزاد در یک حفره مربعی با وجود مانع گرم به روش شبکه بولتزمن، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس، دوره: ۱۱، شماره: ۲، ص ص ۱۱۹- ۱۳۳، تابستان۱۳۹۰.
[6]  Munshi M. J. H., Bhuiyan A. H. , Alim M. A., A Numerical Study of Natural Convection in a Square Enclosure with Non-Uniformly Heated Bottom Wall and Square Shape Heated Block, American Journal of Engineering Research (AJER), Vol. 4, pp. 124-137, 2015.
[7]  Khatamifar M., Lin W., Armfield S. W., Holmes D., Kirkpatrick M. P., Conjugate natural convection heat transfer in a partitioned differentially-heated square cavity, International Communications in Heat and Mass Transfer 12, pp. 35–49, 2016.
[8]  Boulahia Z., Wakif A., and Sehaqui R., Natural Convection Heat Transfer of the nanofluids in a Square Enclosure with an Inside Cold Obstacle, J. Heat Transfer, ISSN 2351-8014 Vol. 21 No , pp 367-375, 2016.
[9]  Mohebbi R., Rashidi M. M., Numerical simulation of natural convection heat transfer of a nanofluid in an L-shaped enclosure with a heating obstacle, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,  Volume 72, pp. 70-84, 2017.
[10]             Selimefendigil F., Oztop H. F., Conjugate natural convection in a cavity with a conductive partition and filled with different nanofluids on different sides of the partition, Journal of Molecular Liquids 216,  pp. 67-77, 2016.
[11]             Garoosi F., Talebi F., Numerical analysis of conjugate natural and mixed convection heat transfer of nanofluids in a square cavity using the two-phase method, Advanced Powder Technology Volume 28, Issue 7, pp. 1668-1695, 2017.
[12]          حسینی م، قاسمی ب و رئیسی ا،" جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه مثلثی با تیغه گرمازا" مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، شماره پیاپی: 79، جلد 47، شماره: ۲، ص ص 59- 67، تابستان۱۳۹6.
[13]          قناعتیان ع، قاسمی ب و رئیسی ا،" جابجایی آزاد در یک محفظه مربعی مورب حاوی نانوسیال تحت میدان مغناطیسی" مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، شماره پیاپی: 76، جلد 46، شماره: 3، ص ص ۱55- ۱65، پاییز ۱۳۹5.
[14]             Mazrouei S., Mahmoodi M., Hashemi M., Effect of nanofluid variable properties on mixed convection in a square cavity , International Journal of Thermal Sciences Vol. 52,  pp.112–126, 2012.
[15]             Koo J, Kleinstreuer C. A new thermal conductivity model for nanofluids, Journal of Nanoparticle Research,  pp.577–88, 2004.
[16]             Aminossadati SM, Ghasemi B., Natural convection of water–CuO nanofluid in a cavity with two pairs of heat source–sink, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 38, No.5, pp. 672-678, 2011.
[17]             Abu-Nada E., Masoud Z., Hijazi A., Natural convection heat transfer enhancement in horizontal concentric annuli using nanofluids, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 35, No. 5, pp. 657-665, 2008.
[18]             Ogut EB., "Natural convection of water-based nanofluids in an inclined enclosure with a heat source", Inter J Therm Sci, 48(11), pp. 2063–73, 2009.
[19]             Abu-Nada E., Masoud Z., Hijazi A., Natural convection heat transfer enhancement in horizontal concentric annuli using nanofluids, International Communications in Heat and Mass Transfer 35 (5), pp. 657–665. 2008.
[20]             Davis G.V., Natural convection of air in a square cavity, a benchmark numerical solution, International Journal for Numerical Methods in Fluids.Vol. 3, No. 3, pp. 462-942, 1983.
[21]             Barakos G., Mitsoulis E., Natural convection flow in a square cavity revisited: laminar and turbulent models with wall fraction, International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 18, No. 7, pp. 695-719, 1994.
[22]             Pericleous K.A., Markatos N.C., Laminar and turbulent natural convection an enclosed cavity, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 27, No. 5, pp. 577-277, 1984.