تحلیل تک فاز و دو فاز جابجایی مختلط نانو سیال در کانال قائم مستطیلی تحت شرایط مرزی گرمایی نامتقارن

در مقاله حاضر به مدل سازی عددی جریان آرام توأم با جابجایی مختلط نانو سیال آب-اکسید تیتانیوم در کانال قائم مستطیلی پرداخته شده است. بدین منظور از دو دیدگاه تک فاز و دو فاز استفاده شده است. در بخش دو فاز روش اویلر-لاگرانژ برای شبیه سازی پخش ذرات در سیال پایه به کار رفته است. این روش به گونه ایست که در آن سیال پایه به صورت فاز پیوسته و نانو ذرات به صورت فاز گسسته معلق در آن مدل می شوند، به طوری که اثر ذرات بر سیال پایه به صورت ترم چشمه در معادلات مومنتوم و انرژی لحاظ می شود. معادلات حاکم به روش حجم کنترل بر پایه المان محدود (cvfem) گسسته سازی شده اند. اثر درصد حجمی و اندازه نانو ذرات، نسبت منظری سطح مقطع کانال، شرایط مرزی نامتقارن و اثر نیروی شناوری بر پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی ارائه و مورد بحث قرار گرفت. در مقایسه بین مدل تک فاز و دو فاز مشخص شده است که مدل دوفاز نتایج دقیقتری را نسبت به مدل تک فاز در اختیار میگذارد. مشاهده می شود که افزایش درصد حجمی نانو ذرات، باعث بهبود ضریب انتقال حرارت می شود و این اثر در نسبت های منظری بالاتر، پررنگتر است. همچنین در عدد ریچاردسون پایین تر که اثر جابجایی اجباری بیشتر از جابجایی آزاد است، پخش نانو ذرات آب-اکسید تیتانیوم در سیال پایه به نحوی است که بهبود انتقال حرارت بیشتر خواهد بود. در حالی که بهبود انتقال حرارت جابجایی برای %1 درصد حجمی نانو ذرات و ri=0.5 در حدود %6.5 می باشد، برای ri=5 به %4 هم نمیرسد.