آنالیز جریان جابجایی اجباری آرام نانوسیال در داخل کانال در حضور پله، همراه با در نظر گرفتن پدیده انتقال حرارت تابشی

چکیده تجهیزات مختلفی در صنایع از قبیل توربین ها، پمپ ها، مبدل های حرارتی وجود دارند که در آن ها میزان انتقال حرارت اهمیت فراوانی داشته و همواره پژوهشگران و دانشمندانی را مجبور به تفکر و جستجو برای بهینه سازی در انتخاب و شیوه طراحی این دستگاه ها کرده است. محدودیت های سیالات به منظور انتقال حرارت در صنایع مختلف به دلیل ضریب هدایت حرارتی ضعیف آن ها باعث شده است که بهبود انتقال حرارت سیالات عامل به عنوان روش های جدید انتقال حرارت پیشرفته مد نظر قرار گیرد. به طوری که ایده ی پراکنده سازی ذرات جامد در سیالات که با ذرات میلی و میکرومتری آغاز شده بود، با استفاده از نانوذرات جامد تکمیل شده و امروزه نانوسیالات به عنوان سیالاتی با قابلیت بالای انتقال حرارت جایگزین مناسبی برای سیالات معمول به شمار می روند. در مطالعه حاضر، جریان اجباری آرام نانوسیال بر روی پله های پس رونده، در داخل کانالی با مقطع مستطیلی، که در مهندسی کاربردهای فراوانی دارد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. برای شبیه سازی جریان بر روی پله در داخل کانال، از روش مسدود شده در سیستم مختصات کارتزین دو بعدی استفاده شده است. جهت بدست آوردن میدان های سرعت و دما، فرم جداسازی شده ی معادلات مومنتوم ( ناویر استوکس ) و انرژی توسط روش حجم محدود بدست آمده و به صورت همزمان با یکی از روش های دینامیک سیالات محاسباتی به نام الگوریتم سیمپل به صورت عددی حل شده اند. در تحقیق حاضر سعی بر این است که انتقال حرارت تشعشعی که در بیشتر مطالعات مشابه صرفنظر شده است و بدین واسطه خطای زیادی در نتایج و بخصوص در شرایط داشتن دمای بالا سیال تابشی ایجاد می شود در محاسبات وارد شود. از آنجایی که نانوسیال به عنوان یک محیط شرکت کننده در انتقال حرارت تشعشعی نقش دارد، تمام مکانیزم های انتقال حرارت که شامل جابه جایی، هدایت و تشعشع می شوند به طور همزمان در جریان اجباری نانوسیال در نظر گرفته می شوند. برای محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژی، معادله انتقال حرارت تشعشعی به طور عددی و با به کاربردن روش تقریبی روزلند حل شده و توزیع شار تشعشعی داخل جریان نانوسیال محاسبه می شود. نتایج حل عددی به صورت رسم نمودارهایی برای بررسی اثرات عدد رینولدز، نسبت حجمی ذرات، نانوسیالات مختلف و اثرات زاویه پله پس رونده بر روی رفتار سیال و انتقال حرارت جریان نانوسیال ارائه شده است. همچنین سازگاری خوبی بین نتایج عددی بدست آمده از مطالعه حاضر با نتایج مطالعات قبلی برقرار است. کلمات کلیدی : جریان اجباری آرام، نانوسیال، پله پس رو، روش مسدود شده، تقریب روزلند