مطالعه انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه مربعی همراه با بافل با استفاده از ترکیب سیال و نانوذرات (نانوسیال)

انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه ها، یکی از مسائلی است که مورد توجه و بررسی محققان فراوانی قرار گرفته است. این موضوع یک مسئله بنیادین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی می باشد. از طرف دیگر، با پیدایش علم نانو تکنولوژی، دانشمندان ایده استفاده از نانوسیال ها به جای سیالات معمول را مطرح کرده اند. نانوسیال ها دارای قابلیت انتقال حرارت بهتری بوده و در طی دو دهه اخیر موضوع تحقیقات متعددی بوده اند. انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه مربعی شکل با استفاده از نانوسیال های مختلف، مورد تحقیقات گسترده ای قرار گرفته است . همچنین، استفاده از بافل در محفظه های مربعی با استفاده از سیال هوا، قبلا تا حدودی مطالعه شده است ولی بررسی این موضوع با استفاده از نانوسیال ها، مسئله ای است که می توان گفت که توجه کمتری به آن شده است. به همین خاطر، در این پژوهش سعی شده است تا به این موضوع بیشتر پرداخته شده و جنبه های گوناگون آن بررسی شود. برای انجام تحقیق از نرم افزار گمبیت برای ایجاد شبکه و برای تحلیل از نرم افزار فلوئنت نسخه 6.3.26 استفاده شده است. مطالعه شبکه برای اطمینان از تعداد آن انجام گرفته و نتایج به دست آمده با نتایج کارهای قبلی انجام شده مورد مقایسه قرار گرفته اند. در ابتدا، مطالعه مختصری درباره محفظه های مربعی ساده بدون بافل با استفاده از سیال هوا انجام شده است. سپس، وجود بافل در این محفظه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. انتقال حرارت جابجایی با استفاده از نانوسیال موضوع دیگری است که به طور مختصری به آن پرداخته شده است. استفاده از بافل در یک محفظه مربعی که دیواره های افقی آن عایق بوده و دیواره های عمودی آن، دارای دما های مختلف بوده و داخل آن از نانوسیال پر شده است، مهمترین بخش مطالعه را تشکیل می دهد. پارامتر های مختلفی برای این حالت مورد تحقیق قرار گرفت. سه حالت مختلف اتصال بافل ، یعنی اتصال یک بافل به ضلع بالا یا پایین و اتصال همزمان دو بافل به اضلاع بالا و پایین، مورد بررسی قرار گرفته اند. تاثیر تغییر موقعیت بافل از دیواره گرم، ارتفاع و ضخامت بافل، نسبت حجمی نانوذرات در سیال و عدد رایلی بر نمودارهای همدما، تابع جریان و عدد نوسلت مورد بررسی قرار گرفتند. برخی از این پارامتر ها تاثیر عمده ای بر خروجی ها داشتند ولی بعضی دیگر، تاثیر ناچیز داشته یا بی تاثیر بودند. در حالت کلی می توان گفت که استفاده از بافل، انتقال حرارت را به شدت کاهش می دهد و ارتفاع و ضخامت بافل و عدد رایلی، سه عاملی هستند که بیشترین تاثیر را بر جریان محفظه و خروجی ها ایجاد می کنند.