مطالعه انتقال گرما و هیدرودینامیک جریان در کانال مینیاتوری حاوی سیال پایه و نانوسیال در حضور میدان الکتریکی

در کار حاضر اثرات ترکیب دو روش غیر فعال بهره گیری از کانال های مینیاتوری و نانوسیال با روش فعال استفاده ازمیدان الکتریکی روی بهبود انتقال گرما بررسی شده است. کانال مینیاتوری از مزیت قطر هیدرولیکی کاهش یافته بهره می گیرد. با کاهش قطر هیدرولیکی، نسبت سطح انتقال گرما به حجم سیال احاطه شده افزایش می یابد در نتیجه میزان انتقال گرما بهبود می یابد. افزودن نانوذرات به سیال پایه سبب بهبود خواص انتقال گرمایی سیال می شود. اعمال میدان الکتریکی یک روش فعال است که با ایجاد جریان های ثانوی سبب تخریب لایه مرزی می شود و میزان انتقال گرما بیشتر می گردد. هندسه استفاده شده یک کانال مربعی به ضلع 5 میلی متر و به طول 50 میلی متر می باشد که از یک وجه گرم می شود. هندسه الکترودها از نوع سیم و صفحه می باشد. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که در تمامی ولتاژهای اعمالی، با افزایش عدد رینولدز و بیشتر شدن درصد حجمی نانوذرات میزان انتقال گرما افزایش می یابد. بررسی نتایج نشان می دهد که در درصدهای پایین ولتاژ اعمالی تغییر چندانی در انتقال گرمای سطح مشاهده نمی شود اما بعد از یک ولتاژ بحرانی دمای سطح، افت شدید نشان می دهد. در این ناحیه تزریق یون بر مومنتوم سیال غالب می شود و پیدایش جریان های ثانوی سبب تخریب لایه مرزی می گردد. به ازای درصد حجمی 5/0% نانو ذرات، به هم چسبیدگی شدید ذرات اتفاق افتاد. به دلیل کوچکی حجم کانال های مینیاتوری و حضور میدان الکتریکی و نیز به خاطر خطرات ناشی از اتصال کوتاه مدار الکتریکی، آزمایشات تا درصد حجمی 3/0% انجام پذیرفت. اساس کار حاضر بررسی تجربی است اما به خاطر اشراف بهتر بر مسئله از روش عددی المان محدود برای مقایسه نتایج تجربی و عددی استفاده شده است. با افزایش ولتاژ اعمالی و افزودن درصد حجمی نانوذرات، اختلاف نتایج عددی و تجربی بیشتر می شود. مقایسه نتایج تجربی وعددی نشان می دهد که با افزودن درصد حجمی نانوذرات، حتی در ولتاژهای پایین اختلاف زیادی بین نتایج تجربی و عددی مشاهده می شود.