شبیه‌سازی عددی انتقال گرمای جابجایی ترکیبی نانوسیال درون کانال دارای حفره روباز با استفاده از مدل غیرهمگن بونگیورنو

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه ارومیه، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشگاه ارومیه و مدیر گروه مهندسی مکانیک دانشگاه ارومیه

3 گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 گروه مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این مقاله، انتقال گرمای جابجایی ترکیبی نانوسیال مغناطیسی آب-اکسید‌آهن درون یک کانال دارای حفره روباز با دیواره گرم، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل‌سازی نفوذ نانوذرات در سیال پایه از مدل غیر همگن بونگیورنو با فرض تاثیر ترموفورسس و براونی استفاده شده است. تقریب بوزینسک برای مدل‌سازی انتقال گرمای جابجایی آزاد بکار گرفته شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل، بصورت عددی حل شده‌اند. در ابتدا مقایسه‌ای مابین نتایج روش تکفازی و مدل غیر همگن حاضر انجام و سپس، تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف مانند عدد رینولدز (10، 100 300 و 600)، کسر حجمی نانوذرات (02/0، 04/0 و 06/0) و عدد ریچاردسون (01/0، 1 و 10) به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته‌ است. با توجه به نتایج حاصل، با افزودن نانوذرات، بیشترین مقدار افزایش انتقال گرما در رینولدز‌های پایین ( 62/10 %) اتفاق می‌افتد. به واسطه غالب بودن مکانیزم نفوذ ناشی از اثرات ترموفروسس، کسر حجمی نانوذرات در نزدیکی دیواره گرم، کمتر از سایر نقاط می باشد. در عدد رینولدز 10، پدیده ترموفورسس تاثیر بیشتری بر روی نانوذرات نسبت به رینولدزهای بالا دارد.

کلیدواژه‌ها