بررسی عددی پارامتر های موثر در بهبود انتقال حرارت ناشی از جت مغشوش نانوسیال برخوردی به صفحه تخت دما ثابت

کاربرد گسترده جت های برخوردی به منظور حصول ماکزیمم انتقال حرارت از طریق تغییر مسیر جریان و شکست لایه مرزی، انگیزه اصلی برای انجام این پروژه به شمار می رود. به طور کلی موضوع جت های برخوردی و بررسی پارامترهای موثر در بهبود انتقال حرارت ناشی از آنها، از گذشته تا کنون، چه با روش های تجربی و چه با روش های عددی محور بحث و بررسی بسیاری از مقالات علمی و پژوهشی بوده است. در این تحقیق پس از بیان مختصر کاربرد انواع جت های برخوردی در صنایع مختلف، انواع جت های برخوردی معرفی شده و پیشینه ای از تحقیقات آزمایشگاهی و عددی در این زمینه بیان شده است. سپس با توجه به آخرین مقالات منتشر شده در زمینه شبیه سازی عددی جریان جت های برخوردی، ایده ای تحت عنوان بهبود انتقال حرارت از جت های شیاری محدود و نامحدود با استفاده از نانوسیالات معرفی شده است. با توجه به کاربرد روزافزون این سیالات نوظهور بر آن شدیم تا شبیه سازی عددی جریان نانوسیال حاصل از تحلیل نانوذرات آلومینا در آب، با کسرهای حجمی متفاوت در هندسه جت های برخوردی شیاری محدود و نامحدود را ارائه نماییم. شبیه سازی جریان متلاطم نانوسیال بر پایه میانگین گیری زمانی از معادلات ناویر استوکس انجام می گیرد و معادلات rans با استفاده از مدل های مختلف تلاطم به روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم کنترل جبری می شوند و توسط الگوریتم simple، با استفاده از نرم افزار fluent 6.3.26 تحلیل می شوند. به منظور انتخاب مدل توربولانسی مناسب، نتایج تحلیل عددی با نتایج حاصل از تحقیقات آزمایشگاهی در هر دو حالت جت محدود و نامحدود مقایسه می شوند و پس از انتخاب مدل توربولانسی مناسب، تعدادی از پارامترهای موثر در بهبود انتقال حرارت از صفحه برخورد مورد بررسی قرار می گیرد. اثر هر یک از پارامترهای عدد re جریان جت، درصد کسر حجمی نانوسیال ? و فاصله نازل تا صفحه برخورد بر میدان های جریان و انتقال حرارت جت های مغشوش شیاری محدود و نامحدود بررسی می شود. افزایش عدد re جریان ورودی از شیار نازل جت به دلیل اثر افزاینده ای که بر گرادیان های سرعت و دمای نزدیک سطح برخورد می گذارد باعث بهبود انتقال حرارت از این سطح و همچنین افزایش تنش برشی بر روی سطح برخورد خواهد شد. افزایش درصد کسر حجمی نانوذرات در صورت ثابت بودن سایر پارامترها به علت اثر افزاینده بر مقادیر اعداد پرانتل نانوسیال مورد بررسی در این تحقیق، افزایش در انتقال حرارت از سطح برخورد را در هر دو حالت جت محدود و نامحدود، نتیجه خواهد داد. اثر فاصله نازل تا سطح برخورد در حالت جت نامحدود بر میدان های دما و جریان ناچیز است ولیکن در حالت جت محدود، با افزایش فاصله صفحات محدود کننده جریان، باتوجه به افزایش دبی جریان مقدار انتقال حرارت از سطح برخورد افزایش خواهد یافت.