مطالعه عددی جابجایی ترکیبی نانوسیال بین دو استوانه افقی غیر هم محور با استوانه داخلی چرخان

در کار حاضر، انتقال حرارت جابجایی ترکیبی آرام و پایدار نانوسیال در فضای حلقوی بین دو استوانه افقی غیر هم محور، با استوانه داخلی چرخان، به صورت عددی بررسی شده است. دیواره دو استوانه در دمای ثابت و دمای استوانه داخلی بیشتر از استوانه خارجی است. فضای بین دو استوانه با یکی از نانوسیالات آب-آلومینا و یا آب-مس پر شده است. معادلات حاکم در دستگاه مختصات قطبی، با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر حل شده اند. بدین منظور برنامه کامپیوتری موجود به زبان فرترن اصلاح و برای سه حالت مختلف شبکه شبه متعامد، شبکه غیرمتعامد بدون در نظر گرفتن اثرات عدم تعامد و با در نظر گرفتن این اثرات گسترش داده شده است. مقایسه نتایج این سه برنامه، به دلیل ناچیز بودن عدم تعامد شبکه، اختلافی کمتر از 3% را نشان داد. بنابراین به دلیل سرعت اجرای بیشتر از برنامه توسعه یافته برای شبکه غیرمتعامد بدون در نظر گرفتن عدم تعامد، استفاده شده است. نتایج عددی برای عدد رینولدز در بازه 1 و 300، عدد رایلی بین 102 و 105 و کسر حجمی نانوذرات از 0 تا 06/0 ارائه شده است. اثر پارامتر های مختلف مانند عدد رینولدز، رایلی، نسبت قطر استوانه ها، خروج از محور استوانه داخلی، کسر حجمی نانوذرات، دمای میانگین دیواره ها، ابعاد و جنس نانوذرات بر میدان جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. همچنین تأثیر استفاده از روابط مختلف برای تخمین ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال بر نتایج بررسی شده است. بر اساس نتایج، عدد ناسلت متوسط با افزایش عدد رینولدز کاهش یافته و با افزایش عدد رایلی، افزایش نسبت قطر استوانه ها و جابجا شدن استوانه داخلی به سمت پایین افزایش می یابد. عدد ناسلت متوسط در کسر حجمی بهینه ای از نانوذرات به حداکثر مقدار خود می رسد. میزان افزایش عدد ناسلت متوسط، با افزایش دمای میانگین دیواره ها و ضریب هدایت حرارتی نانوذرات افزایش می یابد. در شرایطی که هدایت حرارتی حاکم بر انتقال حرارت می باشد (عدد ناسلت متوسط نزدیک 1 برای حالت هم محور)، با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش خروج از محور در هر جهتی، عدد ناسلت متوسط همواره افزایش می یابد.