افزایش انتقال حرارت و همچنین افزایش راندمان سیستم های ذخیره کننده انرژی با توجه به محدودیت منابع طبیعی و با هدف کاهش هزینه ها همواره یکی از اساسی ترین دغدغه های مهندسین و محققین بوده است. این امر به خصوص در سیالات به دلیل کوچکی ضریب رسانش حرارتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. یکی از مهمترین راه های دستیابی به این امر ،که در سال های اخیر به آن توجه زیادی شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتی بالا در ابعاد نانو می باشد. انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از کاربردها بویژه در سیستم های ذخیره انرژی حرارتی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. در این واحد های ذخیره انرژی، هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول فرایند تغییر فاز است. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن ذرات نانو به سیال تراکم ناپذیر پایه در انتقال حرارت و تغییر فاز ماده می باشد. در این تحقیق از یک سیال پایه ی آب و چهار نوع نانو ذره ی جامد مس (cu)، آلومینیم (al)، tio2 و اکسید آلومینیم (al2o3) برای شش نسبت حجمی متفاوت (2/0، 15/0، 1/0، 05/0، 025/0، 0=?) استفاده شده است. جریان آرام و در محدوده فرض بوزینسک در نظر گرفته شده و نتایج برای سه عدد گراشف 105، 106 و 107 ارائه گردیده است. با استفاده از نرم افزار fluent مدلسازی تغییر فاز در جریان آرام سیال انجام شده است و افزودن ذرات نانو به سیال پایه با نوشتن udf صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که وجود نانو ذرات معلق در سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش زمان لازم برای انجماد کامل سیال می شود. همچنین نتایج نشان داده است که عدد ناسلت قبل از شروع تغییر فاز با افزایش نسبت حجمی ذرات نانو افزایش می یابد. همچنین افزودن ذرات مس در ابعاد نانو نسبت به افزودن دیگر ذرات نانو به سیال پایه زمان لازم برای انجماد کامل را بیشتر کاهش می دهد. مقایسه ی نتایج حاصل از حل جریان با تحقیقات پیشین نشان دهنده ی همخوانی قابل قبول این نتایج می-باشد.

نیاز روزافزون بشر به انرژی از یک سو و رو به پایان بودن منابع موجود انرژی و نیز اتلاف بالای انرژی موجب گردید که در سال های اخیر دانشمندان زیادی در سراسر جهان توجه خود را به منابع تجدیدپذیر انرژی و نیز سیستم های ذخیره ساز انرژی معطوف نمایند. ذخیره سازی انرژی از این جهت اهمیت دارد که تولید و مصرف انرژی بطور روزافزون و مستقل از زمان در حال رشد می باشد. بطور کلی سه روش برای ذخیره انرژی حرارتی موجود است که شامل روش گرمای محسوس، گرمای نهان و حرارت ترموشیمیایی می باشد. سیستم های ذخیره ساز انرژی بر پایه روش گرمای نهان، به خصوص در کاربردهای مربوط به انرژی خورشیدی بسیار مناسب می باشند. تغییر فاز جامد-مایع در خلال ذخیره و آزاد سازی انرژی فواید زیادی از جمله ظرفیت ذخیره-سازی بالا و نیز رفتار دما ثابت سیستم را در طی فرایند شارژ و دشارژ امکان پذیر می نماید. در سال های اخیر دانشمندان تلاش های بسیاری را به منظور توسعه و بهبود عملکرد سیستم های ذخیره ساز انرژی انجام دادند. استفاده از تکنولوژی نانو برای افزایش انتقال حرارت فرصت ایده الی را در این عرصه فراهم نموده است. در واقع بعلت پایین بودن رسانش حرارتی سیال های متداول مانند آب، روغن و اتیلن گلیکول، نانوتکنولوژی به منظور جبران آن و افزایش خواص حرارتی این مواد مطرح شده است. بکارگیری نانوذرات در سیال پایه منجر به افزایش رسانش حرارتی و انتقال حرارت بهتر در این مواد می گردد. در این بررسی از نرم افزار تجاری fluent استفاده گشته و روابط مربوط به شبیه سازی نانوسیال و در نظر گرفتن اثر افزودن نانوذرات به ماده تغییر فاز دهنده و همچنین بمنظور فرض سرعت ورودی سهموی برای سیال انتقال دهنده حرارت، udf مربوطه نوشته شده و به این نرم افزار اضافه گشته است. پژوهش حاضر بر روی پارامترهای انتقال حرارت در خلال فرایند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک سیستم استوانه ای قائم معطوف گشته و تاثیر پارامترهایی مانند دما و دبی سیال عامل ورودی علاوه بر تاثیر استفاده از نانوسیال در تغییر فاز نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. پارافین واکس بعنوان ماده تغییر فاز دهنده و آب بعنوان سیال انتقال دهنده حرارت مورد استفاده قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که پروسه ذوب بطور محسوسی با بکارگیری نانوذرات شتاب گرفته و در واقع سوسپانسیون شکل گرفته با نانوذرات نرخ انتقال حرارت را افزایش داده و همچنین با افزایش درصد حجمی نانوذرات این افزایش نرخ انتقال حرارت چشمگیرتر خواهد بود. در نهایت پژوهش حاضر نشان داد که ظرفیت یک سیستم ذخیره ساز انرژی با استفاده از سوسپانسیون مناسب متشکل از ماده تغییر فاز و ذرات نانو بطور چشمگیری بهبود خواهد یافت

در این پایان نامه، شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت جابجایی طبیعی آشفته در داخل یک حفره قائم الزاویه با نسبت منظرهای مختلف بوسیله روش شبکه بولتزمن (lbm) بر پایه مدل ادی های بزرگ (les) بررسی شده است. جریان و انتقال حرارت در محدوده عدد رایلی بین 1e7 تا 1e10 بررسی شده است. در اینجا تاثیر نسبت منظرهای مختلف و همچنین تاثیر عدد پرانتل مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شامل خطوط جریان، کانتور دما، توزیع محلی و متوسط عدد ناسلت، توزیع دما و سرعت در وسط حفره برای نسبت منظرهای مختلف، اعداد رایلی و پرانتل متفاوت می باشد. مقایسه نتایج این پژوهش با نتایج آزمایشگاهی و عددی منتشر شده قبلی، نشان می دهد که این روش دارای دقت بالایی می باشد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که با افزایش عدد رایلی شدت آشفتگی و به دنبال آن عدد ناسلت افزایش می یابد و با افزایش نسبت منظر عدد ناسلت میانگین کاهش پیدا می کند، همچنین با افزایش عدد پرانتل به علت افزایش ویسکوزیته سیال میزان اغتشاش موجود در جریان کاهش پیدا می کند. با توجه با نتایج بدست آمده مشاهده می شود که بیشترین گردابه ها در گوشه بالای دیواره گرم و پایین دیواره سرد تشکیل می شود که در این نواحی بیشترین مقدار سرعت و عدد ناسلت نیز مشاهده می گردد.

محققان و مهندسان در طول اعصار گذشته تلاش های زیادی در جهت بهبود میزان انتقال حرارت و همچنین افزایش راندمان انرژی با توجه به محدودیت منابع طبیعی و کاهش هزینه ها داشته اند. این امر به خصوص در سیالات به دلیل کوچکی ضریب رسانش حرارتی بیشتر مورد توجه بوده است. یکی از مهمترین راه های دستیابی به این امر ،که در سال های اخیر به آن توجه زیادی شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتی بالا در ابعاد نانو به سیال پایه می باشد. در این تحقیق جریان جابه جایی ترکیبی نانوسیال در داخل حفره ی مایل مورد بررسی قرار می گیرد. هدف از این تحقیق بررسی اثر ذرات نانو و زاویه حفره در انتقال حرارت، جریان سیال و نحوه ی آرایش ذرات نانو با استفاده از مدل مخلوط دو فازی می باشد. در این تحقیق از سیال پایه ی آب و نانو ذره ی جامد (sio2)، برای نسبت های حجمی متفاوت ( ) استفاده شده است. جریان آرام و در محدوده فرض بوزینسک در نظر گرفته شده و نتایج برای پنج عدد ریچاردسون ( ) و زاویای حفره ارائه گردیده است. در این تحقیق برای مدلسازی جریان از مدل مخلوط دو فازی استفاده شده است. استفاده از این مدل اطلاعات مفیدی در ارتباط با نحوه توزیع و آرایش ذرات نانو در داخل حفره در اختیار ما قرار می دهد. در این مدل هر یک از فازها به رسمیت شناخته شده و سرعت هر یک از فازها به طور جداگانه مورد بررسی قرار می گیرد. . برای حل معادلات یک کد عددی به زبان فرترن نوشته شده است. برای گسسته سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. برای حل معادلات کوپل فشار و سرعت از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. صحت نتایج از لحاظ هیدرودینامیکی و حرارتی با مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی و عددی موجود تأیید شده است. نتایج نشان داده است که مدل مخلوط دوفازی، مدل مناسبی برای مطالعه جریان نانوسیال بوده و همخوانی خوبی با نتایج تجربی دارد. نتایج نشان داده است که نانو ذرات معلق در سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت در هر عدد ریچاردسون و زاویه ای می-شود. همچنین نتایج نشان داده است که عدد ناسلت ماکزیمم با افزایش نسبت حجمی ذرات نانو افزایش می یابد.