حل عددی انتقال حرارت جابجایی اجباری جریان مغشوش نانو سیال در لوله شیاردار

جریان درون لوله شیار دار دارای کاربرد مهم صنعتی در زمینه مهندسی سیالات و حرارت می باشد. از جمله کاربردهای مهم ان در طراحی مبدلهای حرارتی می باشد که این دندانه ها می تواند مانند پره عمل کنند. امروزه کاربردهای مهندسی انتقال حرارت سیالات از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. بنابراین مهندسان و پژوهشگران روشهای متعددی را جهت انتقال حرارت پیشنهاد داده اند. در سالهای اخیر روشهای نوینی بکار گرفته شده است که یکی از آنها استفاده از نانو سیال می باشد. در این پروژه، جابجایی اجباری جریان مغشوش نانو سیال در یک لوله شیاردار با ابعاد ثابت بررسی شده است. هدف از این بررسی، پیش بینی اثر تغییر عدد رینولدز، تغییر درصد حجمی نانوذرات و تغییر فاصله بین دندانه ها بر میدان جریان، دما، نرخ انتقال حرارت و تنش برشی دیواره می باشد. جهت این بررسی، معادلات بقاء جرم، مومنتم و انرژی در حالت آرام و معادلات بقاء جرم، مومنتم، انرژی، انرژی جنبشی توربولانس و اتلاف انرژی جنبشی در حالت دو بعدی مغشوش با فرض خواص ثابت سیال، به کار گرفته شده اند. برای حل عددی این معادلات، از روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم کنترل و الگوریتم سیمپل استفاده می شود. همچنین روش k-? استاندارد برای مدلسازی جریان مغشوش استفاده شده است. برای حل معادلات جبری بدست آمده، برنامه کامپیوتری به زبان فرترن نوشته شده است. این برنامه ابتدا با برخی از کارهای جابجایی اجباری انجام شده توسط دیگران کنترل شده و سپس نتایج مورد نیاز استخراج شده است. بر اساس نتایج مدل سازی، با افزایش عدد رینولدز میزان انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین به منظور رسیدن به انتقال حرارت بیشینه به بررسی تغییر فاصله بین دو دندانه پرداخته شد که نتیجه بدست آمده نشان می دهد که با افزایش فاصله بین دو دندانه انتقال حرارت افزایش می یابد. در نهایت اثر وجود نانوسیال بررسی شد که نتایج حاکی از آن است که افزودن نانو ذرات به سیال پایه باعث افزایش انتقال حرارت می شود. بطوری که با افزایش درصد حجمی نانوذرات، این افزایش بیشتر می شود. همچنین ضریب اصطکاک سطحی در اعداد رینولدز متفاوت و درصدهای حجمی متفاوت بررسی شد که نتایج حاکی از کاهش ضریب اصطکاک سطحی با افزایش عدد رینولدز و کاهش ضریب اصطکاک سطحی با افزایش درصد حجمی نانوسیال است.