مطالعه عددی و بهینه سازی محل منابع حرارتی مجزا روی دیواره قائم درون حفره با مرز متحرک و حاوی نانو سیال

چکیده در این پایان نامه به مطالعه عددی برای تعیین مکان بهینه منابع حرارتی شار ثابت بر روی دیوار یک محفظه با مرز متحرک حاوی نانوسیال با خواص متغیر پرداخته شده است. با انجام مطالعات تاثیر طول منبع حرارتی، عدد ریچاردسون و عدد گراشف بر مکان بهینه منابع حرارتی مورد ارزیابی قرار قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نحوه مدلسازی خواص فیزیکی نانوسیال با خواص متغیر مرور شده و سپس با در نظر 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 برنامه کامپیوتری توسعه داده شده، روش حجم محدود برای شبکه غیر یکنواخت و الگوریتم سیمپلر برای کوپلینگ سرعت – فشار به کار رفته است. به منظور معتبرسازی برنامه کامپیوتری، نتایج حاصل از کار حاضر با نتایج مطالعات عددی انجام شده توسط محققین قبلی در شرایط حل مشابه مقایسه شده اند. با توجه به شرایط مسئله موردنظر در این پایان نامه، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی میدان جریان و انتقال حرارت در شرایط مختلف با تغییرمکان منابع حرارتی، طول منابع حرارتی، عدد ریچاردسون، عدد گراشف و کسرحجمی نانوذرات برای نانوسیال آب- اکسیدآلومینیوم با خواص متغیر بررسی شده است. همچنین مقادیر عدد ناسلت متوسط روی منبع حرارتی برای نانوسیال در دو مدل خواص ثابت و خواص متغیر مقایسه شده است. مشخص شده است که با کاهش عدد ریچاردسون و افزایش عدد گراشف انتقال حرارت درون محفظه کاهش پیدا می کند. همچنین مکان بهینه منابع حرارتی با کاهش عدد ریچاردسون به سمت بالای دیوار قائم حرکت می کند و با افزایش عدد ریچاردسون مکان بهینه به سمت وسط دیوار عمودی جابجا می شود. با مجزا کردن منابع حرارتی در حالی که طول کلی آن ثابت باشد، انتقال حرارت درون محفظه افزایش می یابد که شدت این افزایش، با افزایش عدد گراشف و کاهش عدد ریچاردسون، کاهش می یابد. مشخص شده است که با افزایش کسر حجمی نانوذرات انتقال حرارت سراسری درون محفظه افزایش می یابد. همچنین با مقایسه ای که برای نانوسیال با خواص متغیر بر طبق مدل خانافر با خواص ثابت طبق مدل ماکسول و برینکمن صورت، مشخص شده که شدت افزایش عدد ناسلت متوسط با افزایش کسر حجمی برای نانوسیال با خواص متغیر کاهش می یابد. هچنین برای عدد ریچاردسون یک، مقادیر عدد ناسلت برای این دو مدل تقریبا" با هم برابر می باشد.