شبیه سازی عددی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانو سیال در یک حفره l شکل با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای

استفاده از مخلوط نانوذرات فلزی معلق در یک سیال پایه (نانوسیال) که افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال پایه را دربر دارد، یکی از روش های موثر جهت افزایش انتقال حرارت به شمار می رود. امروزه با توجه به کوچک تر شدن تجهیزات الکترونیکی لزوم استفاده بهینه از فضا و افزایش انتقال حرارت اهمیت خاصی پیدا کرده است. لذا در طراحی این تجهیزات، از طرفی استفاده از محفظه ها با مقاطع مختلف از جمله محفظه l شکل و از سویی دیگر بکاربستن نانوسیالات می تواند مفید واقع شود. در پایان نامه حاضر، مسأله جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال آلومینا/آب داخل یک محفظه l شکل از طریق روش شبکه ای بولتزمن با استاندارد d2q9 شبیه سازی عددی شده است. در سال های اخیر استفاده از روش شبکه ای بولتزمن به عنوان روشی کارآمد در شبیه سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت مورد توجه واقع شده است و یکی از اهداف اصلی این پایان نامه نیز اثبات کارآمدی روش شبکه ای بولتزمن در حل مسائل مشابه برای نانوسیالات است. برای اعمال اثر حرکت براونی، دما و اندازه قطر نانوذرات در ضریب هدایت حرارتی نانوسیال، از مدل پاتل استفاده شده است. اثر پارامترهای مختلفی از جمله عدد رایلی (106-103)، نسبت منظری محفظه l شکل (0/6-0/2)، غلظت نانوسیال (0/05-0) و اندازه قطر نانوذرات (nm80-nm20) بر روی میدان جریان، میدان دما و میزان انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از روش شبکه ای بولتزمن با سایر روش های عددی مقایسه گردیده که نشان دهنده تطابق خوبی بین آن ها است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از نانوسیال آلومینا/آب، بهبود انتقال حرارت را در پی دارد و کاهش نسبت منظری کانال موجب پررنگ تر شدن این امر می گردد. همچنین کاهش نسبت منظری محفظه علاوه بر افزایش عدد ناسلت میانگین، نقطه انتقال از حالت انتقال حرارت رسانایی به انتقال حرارت جابجایی آزاد را به اعداد رایلی بالاتری موکول می کند. با افزایش اندازه قطر نانوذرات عدد ناسلت میانگین کاهش یافته و نرخ این تنزل برای نانوسیال با غلظت بالاتر بیشتر است. از طرفی استفاده از نانوذرات آلومینا با قطر بالای nm80، دیگر تأثیر قابل ملاحظه ای در افزایش نرخ انتقال حرارت ندارد.