انتقال حرارت جابجایی توام نانوسیال در یک محفظه باز با مانع

جریان جابه جایی توأم آزاد و اجباری توسط نانوسیال و سیال خالص در یک محفظه باز دارای بافل به روش عددی در این پروژه بررسی می گردد. جریان به صورت یکنواخت در دمای سرد وارد محفظه شده و با سطح پایینی و بافل که در دمای گرم قرار دارند، تبادل حرارت می کند. معادلات مومنتوم و انرژی حاکم به روش حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل می شوند. در ابتدا اثر پارامتر های حاکم مانند سرعت جریان ورودی، نسبت حجمی نانوذرات، اندازه نانوذرات و نانوذرات متفاوت را به طور جداگانه روی میدان جریان و انتقال حرارت برای نانوسیال و سیال خالص بررسی می کنیم. در ادامه به بررسی و مقایسه دو مدل مختلف پیش بینی ضریب هدایت حرارتی نانوسیال می پردازیم. سپس به بررسی اثر افزایش فاصله بافل از دهانه ورودی و افزایش ارتفاع بافل بر انتقال حرارت می پردازیم. در پایان با اضافه کردن یک بافل هدایت کننده بر روی سطح بالایی به بررسی اثر آن بر افزایش انتقال حرارت از محفظه می پردازیم. از نتایج مشاهده می شود که استفاده از نانوسیال موجب پخش بهتر حرارت و بالا رفتن دمای میانگین سطوح گرم می شود. این امر باعث کاهش گرادیان دما در اطراف منبع شده، ولی اثر بالا بودن ضریب هدایت حرارتی نانوسیال بر این کاهش گرادیان غلبه کرده و در کل موجب افزایش انتقال حرارت می شود. این افزایش در رینولدزهای بالا به دلیل حرکت سریع توده سیال، چشمگیرتر می باشد. در بررسی اثر سرعت جریان ورودی مشاهده شد که سیستم انتقال حرارت محفظه از جابجایی آزاد به جابجایی اجباری تبدیل شده و باعث افزایش انتقال حرارت محفظه می گردد. افزایش نسبت حجمی نانو ذرات باعث افزایش انتقال حرارت از محفظه می شود. از بررسی اثر اندازه نانوذرات مشاهده شد که با افزایش قطر نانو ذره انتقال حرارت کاهش می یابد. همچنین در بررسی نوع نانوسیال مشاهده کردیم که افزایش انتقال حرارت در اثر افزودن ذرات نانو بستگی زیادی به نوع آنها دارد. بالاخره از بررسی انجام شده بر روی مدل های ضریب هدایت حرارتی نانوسیال مشاهده شد که مدل انتخابی تاثیر زیادی بر پیش بینی نرخ انتقال حرارت از محفظه دارد. افزایش فاصله بافل از ورودی و افزایش ارتفاع بافل باعث افزایش انتقال حرارت از محفظه می شود. همچنین افزودن بافل هدایت کننده باعث افزایش چشمگیر انتقال حرارت می گردد.