بررسی عددی تاثیر ته نشینی نانوذرات بر میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیال آب-al2o3 در یک محفظه

در این تحقیق میدان جریان، انتقال حرارت و انتقال ذرات نانوسیال آب-آلومینیوم اکسید به عنوان مخلوط دوجزئی در داخل یک محفظه مربعی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مکانیزم های حرکت براونی، ترموفرسیس و ته نشینی بین نانوذرات و سیال پایه درنظرگرفته شده است. دیواره سمت چپ محفظه مورد نظر گرم ، دیواره سمت راست آن سرد و دیواره های افقی آن عایق می باشند. به منظور لحاظ تغییرات کسر حجمی نانوذرات با گذشت زمان از مدلی تجربی استفاده شده است. معادلات مومنتوم، انرژی و انتقال ذرات با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. خواص ترموفیزیکی نانوسیال نیز بر اساس مدل های منطبق بر داده های تجربی وابسته به دما درنظرگرفته شده اند. نتایج حاصل شده نشان می دهند که در رایلی های پایین با گذشت زمان و ته نشینی کسر حجمی نانوذرات، ضریب بهبود کاهش می یابد و با افزایش عدد رایلی تاثیر به کارگیری نانوذرات در افزایش انتقال حرارت کاهش می یابد. در مورد توزیع کسر حجمی نانوذرات نیز مشاهده می شود با افزایش عدد رایلی، توزیع یکنواخت تری از نانوذرات در محفظه ایجاد می گردد. همچنین مشاهده می شود که با افزایش مدت زمان قرارگیری تحت امواج فراصوت، قطر متوسط نانوذرات کاهش یافته و سرعت ته نشینی کاهش می یابد. از طرفی با افزایش قطر نانوذرات اهمیت سرعت ته نشینی نانوذرات در معادلات حاکم بر مساله افزایش می یابد. لحاظ کردن سرعت ته نشینی نانوذرات منجر به کاهش بیشینه تابع جریان شده و این عامل باعث کاهش عدد ناسلت متوسط می شود. سرعت ته نشینی نانوذرات همچنین باعث افزایش ضخامت لایه‎مرزی جرمی می شود که این عامل نیز باعث کاهش میزان انتقال حرارت می شود.