بررسی حرکت و انتقال حرارت سیالات غیر نیوتنی در میکرو کانالهای مثلثی

چکیده در تحقیق حاضر، میدان جریان و انتقال حرارت سیالات غیرنیوتنی در میکرو کانالهای مثلثی شکل، بصورت عددی مورد مطالعه قرار می گیرد. جریان به صورت لغزشی ( سرعت بر روی دیواره غیر صفر می باشد)، سه بعدی، پایدار، تراکم ناپذیر و آرام در نظر گرفته شده و از مدل تابع نمایی برای تحلیل رفتار سیال غیر نیوتنی استفاده شده است. شرایط مرزی حرارتی، شار حرارتی ثابت در دیواره و دمای دیواره ثا بت در نظر گرفته می شود. اتلاف حرارتی در نظر گرفته شده و تمامی خواص فیزیکی به استثنای ویسکوزیته ثابت می باشند .توزیع سرعت و دما در ورودی میکرو کانال یکنواخت می باشد. معادلات حاکم شامل معادله پیوستگی،مومنتم و انرژی با استفاده از متغیرهای خاص بدون بعد شده اند. مجموعه معادلات دیفرانسیل حاکم در کنار هم با توجه به شرایط مرزی با استفاده از روش عددی تفاضل محدود بر مبنای حجم کنترل حل شده اند. توزیع سرعت محوری،سرعت مرکزی،حاصلضرب عدد رینولدز و ضریب اصطکاک فنینگ ،دمای حجمی بدون بعد ،عدد ناسلت موضعی ،دمای دیواره بدون بعد برای شرط مرزی حرارتی شار ثابت و همچنین شار حرارتی بدون بعد دیواره برای شرط مرزی دمای دیواره ثابت برای محدوده وسیعی از شاخص مدل تابع نمایی ،عدد رینولدز،عدد پرانتل و ضریب لغزش بدست آمده اند. نتایج نشان می دهد که حاصلضرب عدد رینولدز وضریب اصطکاک فنینگ و سرعت مرکزی با افزایش شاخص مدل تابع نمایی افزایش می یابد و با در نظر گرفتن لغزش در دیواره کاهش این مقادیر مشاهده می گردد. اختلاف نسبی حاصلضرب عددرینولدز و ضریب اصطکاک فنینگ بین حالت لغزشی و غیر لغزشی با افزایش شاخص مدل تابع نمایی افزایش داشته و در نتیجه اثر لغزش در سیالات دایلاتنت قوی تر از سیالات شبه پلاستیک می باشد. افزایش عدد رینولدز، عدد پرانتل و ضریب لغزش در دو شرایط مرزی حرارتی موجب افزایش عدد ناسلت گردیده در حالی که افزایش شاخص مدل تابع نمایی،ضریب انتقال حرارت را کاهش می دهد. در دو شرط مرزی حرارتی، اختلاف نسبی عدد ناسلت بین حالت لغزشی و غیر لغزشی برای شاخصهای بالاتر مدل تابع- نمایی افزایش می یابد و در نتیجه اثر لغزش در سیالات دایلاتنت بیشتر از سیالات شبه پلاستیک می باشد. اختلاف نسبی عدد ناسلت در دو حالت لغزشی و غیر لغزشی در شرط مرزی حرارتی شار حرارتی ثابت در دیواره بیشتر از شرط مرزی دمای دیواره ثابت می باشد و بیانگر این است که اثر لغزش در شرایط مرزی شار حرارتی ثابت در دیواره بیشتر تاثیر گذار است. در نظر گرفتن اثر اتلاف لزجتی در دو شرایط مرزی حرارتی موجب کاهش عدد ناسلت می گردد و اثر اتلاف لزجتی در سیالات دایلاتنت بیشتر از سیالات شبه پلاستیک می باشد و در نظر گرفتن تغییرات ویسکوزیته با دما سبب افزایش عدد ناسلت می گردد. کلمات کلیدی: میکرو کانال مثلثی، سیال غیرنیوتنی، ضریب لغزش ، شرط مرزی شار حرارتی ثابت، شرط مرزی دما ثابت