بررسی عددی اثر نانوذرات و گردابه سازها بر نرخ انتقال حرارت در کانال

در سال های اخیر موضوع افزایش انتقال حرارت جهت دست یابی به سیستم هایی با عملکرد حرارتی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته و روش های بسیاری نیز توسط محققین معرفی شده است. در پایان نامه حاضر، دو روش افزودن نانوذرات به سیال پایه و قرار دادن گردابه سازها در مسیر جریان برای ایجاد جریانات چرخشی به طور عددی بررسی و اثر پارامترهای مختلف از جمله عدد رینولدز، شکل و زاویه حمله گردابه ساز، قطر و کسرحجمی نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار مطالعه شد. در مدل سازی نانوسیال از دیدگاه اویلر- لاگرانژ که سیال و ذرات را به ترتیب از دیدگاه اویلری و لاگرانژی بررسی می کند، استفاده شد و معادلات حاکم با فرض جریان آرام، سه بعدی و غیرقابل تراکم در حالت پایا حل شدند. نتایج نشان داد که با قرارگیری گردابه سازها در مسیر جریان، نرخ انتقال حرارت به دلیل ایجاد جریانات چرخشی و ارسال سیال تازه تری به سمت سطوح انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین افزودن نانوذرات موجب تخت تر شدن پروفیل دما و سرعت سیال نسبت به سیال خالص می گردد و نرخ انتقال حرارت و افت فشار با افزایش کسرحجمی نانوذرات افزایش می یابد. بررسی اثر اعمال هر دو روش به طور هم زمان نشان داد که عملکرد حرارتی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد که البته افزایش افت فشار را نیز به همراه دارد. بنابراین، به منظور حصول بیشینه انتقال حرارت و کمینه افت فشار، مقادیر بهینه پارامترهای شکل، زاویه حمله گردابه ساز و کسر حجمی نانوذرات با به کارگیری ترکیبی از شبیه سازی عددی، شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب محاسبه شد. بر این اساس، مجموعه ای از مقادیر بهینه این پارامترها به همراه بهترین مورد از لحاظ عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی معرفی گردید.