تحلیل عددی انتقال حرارت جابجایی جریان آرام سیال نانو در یک کانال با سطح مقطع مستطیلی تحت شار حرارتی ثابت در دیواره با استفاده از مدل مخلوط

امروزه یکی از موارد مهم در طراحی مبدل ها افزایش انتقال حرارت همزمان با کاهش اندازه مبدل ها می باشد. سیال های معمول مثل آب یا روغن دارای قابلیت هدایت حرارتی پایینی هستند. یکی از روش های نو برای اصلاح خصوصیات فیزیکی این سیالات اضافه کردن ذرات ریز فلزی و غیر فلزی به سیال پایه می باشد. به طوری که سیال حاصله یا نانوسیال دارای قابلیت هدایت حرارتی بالاتری نسبت به سیال پایه می باشند. در این پایان نامه برای مطالعه عددی انتقال حرارت جابجایی اجباری و ترکیبی نانو سیال آب و اکسید آلومنیوم در یک کانال با سطح مقطع مستطیلی از مدل دو فازی مخلوط استفاده شده است. در این مدل معادلات ممنتوم، انرژی و پیوستگی برای مخلوط و معادله ای برای کسر حجمی نانو ذرات حل می شود. برای گسسته سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. خصوصیات فیزیکی نانو سیال بجز چگالی در انتقال حرارت جابجایی ترکیبی در نیروی شناوری معادله ممنتوم که به صورت خطی با دما تغییر می کند ( تقریب بوسینسک) بقیه خواص ثابت در نظر گرفته شده است. اثرات افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد گراشهف، قطر نانو ذرات و نسبت منظری بر روی سرعت محوری، جریان های ثانویه، دما عدد ناسلت محلی و ضریب انتقال حرارت جابجایی و ضریب اصطکاک پوسته ای مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری وترکیبی برای نانوسیال نسبت به آب بزرگتر است و انتقال حرارت با افزایش غلظت نانو ذرات افزایش می یابد. افزایش کسر حجمی نانو ذرات در انتقال حرارت جابجایی اجبای بر وری ضریب اصطکاک سطحی کانال بی تاثیر ولی در انتقال حرارت جابجایی ترکیبی موجب کاهش آن می شود. افزایش عدد گراشهف موجب تقویت جریان های ثانویه می شود و پروفیل سرعت را در صفحه قائم منحرف می کند و افزایش عدد ریچاردسون موجب افزایش انتقال حرارت می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ضریب انتقال حرارت افزایش مهمی با کاهش قطر نانو ذرات دارد. اثرات نسبت منظری ( ارتفاع به عرض کانال) مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.