مطالعه عددی جابجایی طبیعی نانوسیال در محفظه ای با پره ضخیم متصل به منبع حرارتی دما ثابت در کف آن

در این تحقیق به مطالعه عددی میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیال در یک محفظه مربعی با وجود یک منبع حرارتی دما ثابت در کف و پره ضخیم متصل به منبع حرارتی پرداخته شده است. با انجام مطالعات پارامتریک، تاثیر استفاده از نانوسیال و وجود پره بر انتقال حرارت مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نحوه مدلسازی خواص فیزیکی نانوسیال مرور شده و سپس با درنظر گرفتن مدل تک فاز و سیال نیوتنی، معادلات دیفرانسیل و شرایط مرزی حاکم بر جریان نانوسیال و انتقال حرارت در هندسه مورد نظر تعیین شده اند. در ادامه با توجه به هندسه حل و شرایط مرزی، کد کامپیوتری موجود اصلاح و آماده شده است. در کد کامپیوتری توسعه داده شده، روش حجم محدود برای شبکه غیریکنواخت و الگوریتم سیمپلر برای کوپلینگ سرعت- فشار به کار رفته است. به منظور معتبرسازی کد کامپیوتری، نتایج حاصل از کار حاضر با نتایج مطالعات عددی انجام شده توسط محققین قبلی در شرایط حل مشابه مقایسه شده اند و از صحت عملکرد برنامه کامپیوتری اطمینان حاصل شده است. با توجه به شرایط مسئله موردنظر، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیال در شرایط مختلف با تغییر کسر حجمی نانوذرات، عدد رایلی، طول و ضخامت و موقعیت پره بررسی شده اند. با تحلیل نتایج حاصل از شبیه سازی عددی مشخص شده است که با افزایش کسـر حجمی نانوذرات و عـدد رایلی، عدد ناسلت متوسـط افزایش می یابد. بطور کلی استفاده از پره تاثیر بیشتری نسبت به افزودن نانوذرات بر انتقال حرارت دارد و استفاده از نانوسیال بهمراه پره تاثیر چشمگیری بر افزایش انتقال حرارت ندارد. چنانچه پره با بیشترین طول و ضخامت در ابتدای منبـع حرارتی قرار گیرد بیشترین میزان انتقال حرارت مشـاهده می شود. همچنین مقادیر راندمان پره برای یک ضخامت مشخص نشان می دهـد که با افزایش طول پره در یک عـدد رایلی مشخص راندمان افزایش می یابد و همچنین با افزایش عدد رایلی راندمان پره روندی افزایشی دارد.