بررسی عددی انتقال گرما جابجایی اجباری نانوسیال در میکروکانال های مستطیلی

لوازم خنک کاری در مقیاس میکرو، مانند چاه های گرمایی میکرو، دارای اهمیت بسیار زیادی در کاربردهای انتقال گرما کنونی و آینده می باشند. مکمل استفاده از این لوازم، به کار بردن سیالاتی است که کارایی گرمایی بالایی دارند. از جمله این سیالات، مایعات خنک کن جدیدی هستند که از ترکیب مقدار بسیار کمی از نانوذرات با سیالات پایه مناسب به دست می آیند. این سیالات جدید نانوسیال نامیده شده و ضریب رسانش گرمایی بیشتری از سیالات پایه دارند. در این پایان نامه جریان نانوسیال در میکروکانال مستطیلی بررسی شده است. هدف از این مطالعه بررسی تغییر کارایی میکروکانال با نانوسیال در مقایسه با آب خالص است. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از افت فشار، ضریب انتقال گرمای جابجایی، مقاومت گرمایی و دمای کف چاه گرمایی. کارهای تجربی و نظری بسیار کمی در این زمینه انجام شده است. در تحقیقات نظری انجام شده از مدل های پره و یا محیط متخلخل برای بررسی جریان سیال در میکروکانال استفاده شده است. در کار حاضر از روش عددی برای مطالعه میکروکانال استفاده شده است. همچنین در بیشتر کارهای انجام شده که به بررسی جریان نانوسیال در مجراهای مختلف از جمله لوله پرداخته شده است، فرض شده که نانوذرات با سیال پایه در تعادل هیدرودینامیکی و گرمایی قرار دارند و در نتیجه نانوسیال به عنوان یک سیال تک فازی در نظر گرفته شده است. در این پایان نامه نیز ابتدا از این روش معمول استفاده شده و پارامترهای مختلف بررسی شده است. در قسمت دوم مطالعه، سرعت لغزشی بین نانوذرات و سیال پایه را نیز در نظر گرفته و از یک روش دوفازی موسوم به مدل مخلوط برای بررسی نانوسیال استفاده شده است. این روش برای اولین بار برای جریان نانوسیال در میکروکانال استفاده شده و نتایج حاصل روش تک فازی مقایسه شده است. نتایج حاصل بیانگر افزایش انتقال گرما از میکروکانال با نانوسیال در مقایسه با آب خالص است د حالیکه افت فشار هم افزایش می یابد. همچنین تفاوت مدل های تک فازی و دوفازی در تحلیل نانوسیال بسیار کم بوده و در نتیجه می توان با فرض نانوسیال به عنوان یک سیال تک فازی محاسبات را ساده تر کرد. از دیگر نتایج بدست آمده پیروی مقدار پارامترهای مختلف برای جریان و انتقال گرمای نانوسیال از روابط موجود برای سیالات معمول می باشد به این شرط که نانوذرات به طور یکنواخت در سیال پایه پخش شده و پدیده خوشه ای شدن نانوذرات اتفاق نیافتد.