شبیه سازی عددی جریان آشفته دوفازی نانوسیال در جت برخوردکننده محبوس

در این پایان نامه جریان آرام و آشفته نانوسیال آب- al2o3 تراکم ناپذیر دوبعدی در جت برخورد کننده محبوس با استفاده از مدل دو فازی به طور عددی بررسی شد. برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان و انتقال حرارت در محدوده محاسباتی، روش حجم محدود به کار گرفته شده است برای حل معادلات، یک برنامه به زبان فرترن نوشته شده است. برای تولید شبکه، از آرایش شبکه هم جا استفاده شده و از الگوریتم سیمپل و روش درونیابی برای ارتباط معادلات سرعت و فشار استفاده شد. در ادامه برای بررسی صحت نتایج از لحاظ حرارتی در شرایط مختلف در داخل کانال، نتایج کار حاضر با داده های مراجع دیگر مقایسه شده است. شبیه سازی برای جریان دو فازی آرام در محدوده عدد رینولدز بین 100 تا 600، و جریان دو فازی آشفته در محدوده عدد رینولدز بین 5000 تا 30000 و کسرحجمی های بین 0تا 4 درصد انجام گرفته است. به منظور بررسی تاثیر متغیرهای هندسی مختلف بر افزایش انتقال حرارت، پارامترهایی نظیر نسبت ارتفاع کانال به عرض جت (h/w) و زاویای مختلف همگرایی روی عدد ناسلت متوسط و موضعی، عدد ناسلت نقطه سکون و کانتور تابع جریان، در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان داد که در کانتور تابع جریان بی بعد، شدت و اندازه ساختار گردابه به اثر نسبت ارتفاع کانال به عرض جت، عدد رینولدز و غلظت ذرات و زاویه همگرایی بستگی دارد. با افزایش کسرحجمی به علت افزایش ضریب هدایت حرارتی مخلوط، نرخ انتقال حرارت افزایش یافته است. بررسی پروفیل عدد ناسلت موضعی نشان داده است که بیشترین مقدار، در نقطه سکون اتفاق می افتد و میانگین عدد ناسلت با افزایش عدد رینولدز به علت کشیده شدن ساختار گردابه ها در جریان پایین دست افزایش یافته است در حالیکه با افزایش زاویه همگرایی طول گردابه ها کاهش یافته و عددناسلت متوسط به علت افزایش گرادیان سرعت در طول کانال افزایش می یابد. همچنین وقتی که نسبت ارتفاع کانال به عرض جت افزایش می یابد عدد ناسلت متوسط و عدد ناسلت نقطه سکون به علت ناپایداری های جریان کاهش می یابند. ضریب اصطکاک پوسته ای متوسط با افزایش عدد رینولدز و نسبت h/w و کاهش زاویه همگرایی، کاهش می یابد. مقایسه بین مدل مخلوط و مدل اویلری-لاگرانژی نشان داده است که ضریب انتقال حرارت مدل مخلوط نسبت به مدل اویلری-لاگرانژی بیشتر است. همچنین مقایسه ای بین مدل تک فازی و دوفازی روی عدد ناسلت متوسط انجام گرفته است که نتایج نشان داد که مدل دو فازی مخلوط، انتقال حرارت بیشتری را نسبت به مدل های تک فازی نشان می دهد.