بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

افزایش انتقال حرارت و همچنین افزایش راندمان سیستم های ذخیره کننده انرژی با توجه به محدودیت منابع طبیعی و با هدف کاهش هزینه ها همواره یکی از اساسی ترین دغدغه های مهندسین و محققین بوده است. این امر به خصوص در سیالات به دلیل کوچکی ضریب رسانش حرارتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. یکی از مهمترین راه های دستیابی به این امر ،که در سال های اخیر به آن توجه زیادی شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتی بالا در ابعاد نانو می باشد. انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از کاربردها بویژه در سیستم های ذخیره انرژی حرارتی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. در این واحد های ذخیره انرژی، هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول فرایند تغییر فاز است. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن ذرات نانو به سیال تراکم ناپذیر پایه در انتقال حرارت و تغییر فاز ماده می باشد. در این تحقیق از یک سیال پایه ی آب و چهار نوع نانو ذره ی جامد مس (cu)، آلومینیم (al)، tio2 و اکسید آلومینیم (al2o3) برای شش نسبت حجمی متفاوت (2/0، 15/0، 1/0، 05/0، 025/0، 0=?) استفاده شده است. جریان آرام و در محدوده فرض بوزینسک در نظر گرفته شده و نتایج برای سه عدد گراشف 105، 106 و 107 ارائه گردیده است. با استفاده از نرم افزار fluent مدلسازی تغییر فاز در جریان آرام سیال انجام شده است و افزودن ذرات نانو به سیال پایه با نوشتن udf صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که وجود نانو ذرات معلق در سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش زمان لازم برای انجماد کامل سیال می شود. همچنین نتایج نشان داده است که عدد ناسلت قبل از شروع تغییر فاز با افزایش نسبت حجمی ذرات نانو افزایش می یابد. همچنین افزودن ذرات مس در ابعاد نانو نسبت به افزودن دیگر ذرات نانو به سیال پایه زمان لازم برای انجماد کامل را بیشتر کاهش می دهد. مقایسه ی نتایج حاصل از حل جریان با تحقیقات پیشین نشان دهنده ی همخوانی قابل قبول این نتایج می-باشد.