همرفت ترکیبی نانوسیال آب-مس درون حفره‌ای مربعی شکل با دو دیواره متحرک حاوی سیلندرهای چرخان با استفاده از روش بونجیورنو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشجو کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در مقاله‌ی حاضر، انتقال گرما‌ی همرفت ترکیبی نانوسیال آب-مس در محفظه‌ای مربعی شکل با دو دیواره متحرک که شامل دو سیلندر چرخان و عایق است، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور مدلسازی میدان نانوسیال از مدل بونجیورنو استفاده شده‌است. معادلات حاکم با استفاده از روش المان محدود حل شده‌اند. پارامترهای مورد بررسی در این مقاله شامل: تاثیر پیکربندی مختلف سیلندرها، جهت چرخش سیلندرها، سرعت زاویه‌ای سیلندرها () ، فاصله‌ی سیلندرها از دیواره‌های متحرک (xc) و عدد رینولدز (Re) می‌باشد. طبق نتایج ارائه شده، قرارگیری استوانه های چرخان به صورت افقی حالت بهینه‌ی پیکربندی می‌باشد. جهت چرخش سیلندرها تاثیر مهمی بر انتقال گرما از سطح گرم دارد و طبق نتایج جهت بهینه تابعی از فاصله‌ی سیلندرها از دیواره‌ها می‌باشد. از طرف دیگر، با افزایش عدد رینولدز آهنگ انتقال گرما نیز افزایش می‌یابد، بگونه‌ای که با افزایش این عدد از 50 به 200 نرخ انتقال حرارت در حدود ۱۰۵% افزایش نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Choi S.U. and Eastman J.A., Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles (No. ANL/MSD/CP-84938; CONF-951135-29). Argonne National Lab.(ANL), Argonne, IL (United States), 1995.
[2] Chen C.L. and Cheng C.H., Experimental and numerical study of mixed convection and flow pattern in a lid-driven arc-shape cavity. Heat and mass transfer41(1), pp.58-66, 2004.
[3] Al-Amiri A. and Khanafer K., Fluid–structure interaction analysis of mixed convection heat transfer in a lid-driven cavity with a flexible bottom wall. International Journal of Heat and Mass Transfer54(17-18), pp.3826-3836, 2011.
[4] Haese P.M. and Teubner M.D., Heat exchange in an attic space. International Journal of Heat and Mass Transfer45(25), pp.4925-4936, 2002.
[5] Tiwari R.K. and Das M.K., Heat transfer augmentation in a two-sided lid-driven differentially heated square cavity utilizing nanofluids. International Journal of heat and Mass transfer50(9-10), pp.2002-2018, 2007.
[6] Cheng T.S. and Liu W.H., Effects of cavity inclination on mixed convection heat transfer in lid-driven cavity flows. Computers & Fluids100, pp.108-122, 2014.
[7] Waheed M.A., Mixed convective heat transfer in rectangular enclosures driven by a continuously moving horizontal plate. International Journal of Heat and Mass Transfer52(21-22), pp.5055-5063, 2009.
[8] Gangawane K.M., Oztop H.F. and Abu-Hamdeh N., Mixed convection characteristic in a lid-driven cavity containing heated triangular block: Effect of location and size of block. International Journal of Heat and Mass Transfer124, pp.860-875, 2018.
[9] Khanafer K. and Aithal S.M., Mixed convection heat transfer in a lid-driven cavity with a rotating circular cylinder. International Communications in Heat and Mass Transfer86, pp.131-142, 2017.
[10] Khanafer K., Aithal S.M. and Vafai K., Mixed convection heat transfer in a differentially heated cavity with two rotating cylinders. International Journal of Thermal Sciences135, pp.117-132, 2019.
[11] Ali I.R., Alsabery A.I., Bakar N.A. and Roslan R., Mixed convection in a double lid-driven cavity filled with hybrid nanofluid by using finite volume method. Symmetry12(12), p.1977, 2020.
[12] Hussain S., Jamal M. and Geridonmez B.P., Impact of fins and inclined magnetic field in double lid-driven cavity with Cu–water nanofluid. International Journal of Thermal Sciences161, p.106707, 2021.
[13] Alsabery A.I., Sheremet M.A., Chamkha A.J. and Hashim I.J.S.R., MHD convective heat transfer in a discretely heated square cavity with conductive inner block using two-phase nanofluid model. Scientific reports8(1), pp.1-23, 2018.
[14] Bondarenko D.S., Sheremet M.A., Oztop H.F. and Ali M.E., Impacts of moving wall and heat-generating element on heat transfer and entropy generation of Al2O3/H2O nanofluid. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry136(2), pp.673-686, 2019.
[15] Alsabery A.I., Tayebi T., Kadhim H.T., Ghalambaz M., Hashim I. and Chamkha A.J., Impact of two-phase hybrid nanofluid approach on mixed convection inside wavy lid-driven cavity having localized solid block. Journal of Advanced Research30, pp.63-74, 2021.
[16] Al-Farhany K. and Abdulsahib A.D., Study of mixed convection in two layers of saturated porous medium and nanofluid with rotating circular cylinder. Progress in Nuclear Energy135, p.103723, 2021.
[17] Alsabery A.I., Ghalambaz M., Armaghani T., Chamkha A., Hashim I. and Saffari Pour M., Role of rotating cylinder toward mixed convection inside a wavy heated cavity via two-phase nanofluid concept. Nanomaterials10(6), p.1138, 2020.
[18] Haq R.U., Soomro F.A., Wang X. and Tlili I., Partially heated lid-driven flow in a hexagonal cavity with inner circular obstacle via FEM. International Communications in Heat and Mass Transfer117, p.104732, 2020.
[19] Korei Z., Benissaad S., Berrahil F. and Filali A., MHD mixed convection and irreversibility analysis of hybrid nanofluids in a partially heated lid-driven cavity chamfered from the bottom side. International Communications in Heat and Mass Transfer132, p.105895, 2022.
[20] Ismael M.A., Armaghani T. and Chamkha A.J., Mixed convection and entropy generation in a lid-driven cavity filled with a hybrid nanofluid and heated by a triangular solid. Heat Transfer Research49(17). 2018.
[21] Alshuraiaan B. and Pop I., Numerical simulation of mixed convection in a lid-driven trapezoidal cavity with flexible bottom wall and filled with a hybrid nanofluid. The European Physical Journal Plus136(5), pp.1-18, 2021.
[22] Brinkman H.C., The viscosity of concentrated suspensions and solutions. The Journal of chemical physics20(4), pp.571-571, 1952.
[23] Wasp E.J., Kenny J.P. and Gandhi R.L., Solid--liquid flow: slurry pipeline transportation.[Pumps, valves, mechanical equipment, economics]. Ser. Bulk Mater. Handl.;(United States)1(4), 1977.
[24] Rahman M.M., Billah M.M., Hasanuzzaman M., Saidur R. and Rahim N.A., Heat transfer enhancement of nanofluids in a lid-driven square enclosure. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications62(12), pp.973-991, 2012.
[25] Chen C.L. and Cheng C.H., Experimental and numerical study of mixed convection and flow pattern in a lid-driven arc-shape cavity. Heat and mass transfer41(1), pp.58-66, 2004.