# بررسی اثر پارامترهای هندسی بر انتقال گرمای همرفتی طبیعی سیال غیر نیوتنی در یک محفظه مربعی با دو مانع دما ثابت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

در این تحقیق، انتقال گرمای همرفتی طبیعی درون یک محفظه مربعی پر شده با سیال غیرنیوتنی مدل تابع نمایی، همراه با دو مانع دما ثابت مربعی درون آن، به روش عددی بررسی شده است.  موانع در دمای ثابت  و دیواره‌های جانبی محفظه در دمای ثابت  قرار دارند. دیواره‌های افقی محفظه عایق شده­اند. جریان داخل محفظه، دو بعدی، لایه‌ای، پایا و تراکم‌ناپذیر فرض شده است. معادلات حاکم بر سیال غیرنیوتنی مدل تابع نمایی به روش تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل جبری شده و با استفاده از یک برنامه­ کامپیوتری به زبان فرترن، بر مبنای الگوریتم SIMPLE، به‌طور همزمان حل شده­اند. برای اطمینان از صحت نتایج، نتایج بدست آمده از کد کامپیوتری با نتایج مقالات دیگر در زمینه سیالات غیرنیوتنی مقایسه شده است. اثر تغییر اندازه موانع ، فاصله آن‌ها از یکدیگر  و فاصله موانع از دیواره پایینی محفظه ، بر میدان‌های جریان و دما و آهنگ انتقال گرما، در شاخص‌های تابع نمایی مختلف ( ) و اعداد رایلی مختلف ( ) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش اندازه موانع، عدد ناسلت متوسط در شاخص‌های تابع نمایی مختلف افزایش می‌یابد. با کاهش فاصله موانع و  قرار دادن آن‌ها در کنار یکدیگر، آهنگ انتقال گرما از محفظه در شاخص‌های تابع نمایی مختلف کاهش می‌یابد. این در حالی است که، با افزایش فاصله موانع و قرار دادن آن‌ها برروی دیواره‌های عمودی محفظه، آهنگ انتقال گرما در n=1 و n=0.8 کاهش و در n=1.4  افزایش می‌یابد. افزایش عدد رایلی سبب افزایش عدد ناسلت متوسط به ویژه در شاخص‌های تابع نمایی کوچکتر از یک می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

#### مراجع

 Jahanbakhshi A., Ahmadi Nadooshan A., Numerical study of non-Newtonian fluid convection by power law model in a square enclosure with central heating source, Modares Mechanical Engineering Journal, Vol. 17, No. 11, pp. 343-352, 2018 (in Persian(.
 Davoodi M., Ghasemi B., Reisi A., Conjugate conduction and natural convection heat transfer in a cavity filled with nanofluid and purefluid which separated with an obstacle, Tabriz Mechanical Engineering Journal, Vol. 51, No. 94, pp. 87-96, 2021 (in Persian(.

 Holtzman G.A., Hill R.W., Ball K.S., Laminar natural convection in isosceles triangular enclosures heated from below and symmetrically cooled from above, Journal of Heat Transfer, Vol.122 (3) , pp. 485–491, 2000.
 Varol Y., Oztop H.F., Koca A., Entropy production due to free convection in partially heated isosceles triangular enclosures, Applied Thermal Engineering, Vol. 28, pp. 1502–1513, 2008.
 Saravanan S., Vidhya Kumar A.R., Natural convection in square cavity with heat generating baffles, Applied Mathematics and Computation, Vol. 244, pp.1-9, 2014.
 Aminossadati S.M., Ghasemi B., Natural convection of water–CuO Nano fluid in a cavity with two pairs of heat source–sink, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 38, pp. 672–678, 2011.
 Fallah K., Simulation of Non-Newtonian Flow and Heat Transfer over a Rotating Circular Cylinder using Lattice Boltzmann Method, Journal of Mechanical  Engineering, Vol.48, No. 2, pp. 209-218, 2018.
 Alloui Z., Vasseur P., Natural convection of Carreau–Yasuda Non Newtonian fluids in vertical cavity heated from the sides, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 84, pp. 912–924, 2015.
 Ozoe H., Churchill S.W., Hydrodynamic stability and natural convection  in  Ostwald–de Waele and Ellis fluids, the development of  numerical solution, AIChE Journal,Vol. 18, pp. 1196-1207, 1972.
  Lamsaadi M., Naimi M., Hasnaoui M., Natural convection heat transfer in shallow horizontal rectangular enclosures uniformly heated from the side and filled with non-Newtonian power law fluids, Energy conversion and Management, Vol. 47, No. 15, pp. 2535–2551, 2006.
 Turan O., Sachdeva A., Chakraborty N., Poole R. J., Laminar natural convection of power-law fluids in square enclosure with differentially heated side walls subjected to constant temperatures, Non-Newtonian Fluid Mechanics, Vol. 166, pp. 1049–1063, 2011.
 Pishkar, I. Ghasemi B., Numerical Investigation of Free Convection of Non-Newtonian Thickening Power Law Fluids in an Asymmetrical Enclosure under Various Inclinations, Modares Mechanical Engineering, Vol. 18, No. 2, pp. 115-126, 2018 (in Persian).
 Yang L., Du K., A comprehensive review on the natural, forced, and mixed convection of non Newtonian fluids (Nano fluids) inside different cavities, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 140, No. 10, pp. 2033-2054, 2020.
 Pishkar I., Ghasemi B., Raisi A., Aminossadati S.M., Numerical study of unsteady natural convection heat transfer of Newtonian and non-Newtonian fluids in a square enclosure under oscillating heat flux, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 138, No. 2, pp. 1697-1710, 2019.
 Gangawane K. M., Oztop H. F., Mixed convection in the semi-circular lid-driven cavity with heated curved wall subjugated to constant heat flux for non-Newtonian power-law fluids, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol.28, No. 5, pp. 1225-1240, 2020.
 Sasmal C., Gupta A.K., Chhabra R.P., Natural convection heat transfer in a power-law fluid from a heated rotating cylinder in a square duct, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 129, pp. 975-976, 2019.
 Raisi A., The influence of pair constant temperature baffles on power-law fluids natural convection in square enclosure, Modares Mechanical Engineering Journal, Vol. 15, No. 11, pp. 215-224, 2017 (in Persian(.