میدان جریان، انتقال حرارت و انتقال نانوذرات در جابجایی آزاد نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در یک محفظه مربعی مدلسازی و بصورت عددی مطالعه شده است. دیوار سمت چپ و راست محفظه به ترتیب گرم و سرد و دیوار بالا و پایین آن عایق است. معادلات حاکم با شرایط مرزی معین با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. برای گسسته سازی جملات پخش از طرح تفاضل مرکزی و جمله جابجایی از طرح قائده توانی استفاده شده و ارتباط میدان سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپلر برقرار شده است. برای خواص ترموفیزیکی نانوسیال شامل هدایت حرارتی و ویسکوزیته مدل های مناسبی منطبق با داده های تجربی انتخاب شده است. مکانیزم های انتقال نانوذرات شامل پخش براونی و ترموفورسیس که باعث ناهمگنی نانوسیال می شود تحت عنوان مدل انتقال در نظر گرفته شده و نشان داده شده است که مدل انتقال نسبت به مدل همگن با خواص معادل، تطابق بهتری با نتایج تجربی دارد. همچنین ضمن معرفی اثر دوفور، تاثیر آن بر انتقال حرارت به صورت تحلیلی و عددی بررسی شده است. مکانیزم های انتقال نانوذرات با اثر گذاشتن بر نیروی بویانسی، انتقال حرارت را کاهش داده و باعث بوجود آمدن گردابه های کوچکی در مجاورت دیوارهای بالایی و پایینی محفظه می شود. با توجه به متغیر بودن خواص ترموفیزیکی جابجائی آزاد برای شرایط مختلف با افزایش اختلاف دمای دیوار سرد و گرم از ?2 تا ?10، کسر حجمی از 0 تا 04/0، دمای دیوار سرد از k 295 تا k 320 و قطر نانوذرات از nm25 تا nm105 شبیه سازی شده است. بر اساس نتایج حاصله مشاهده شده است که افزایش کسر حجمی نانوذرات منجر به کاهش انتقال حرارت می شود، و مدل انتقال نسبت به مدل همگن کاهش بیشتری را پیش بینی می کند. با افزایش دمای دیوار سرد و با ثابت ماندن اختلاف دما، انتقال حرارت برای هر دو مدل افزایش یافته و تاثیر مکانیزم های انتقال بر انتقال حرارت کاهش می یابد. با افزایش قطر نانوذرات انتقال حرارت برای مدل انتقال کمی کاهش می یابد، در حالی که برای مدل همگن کمی افزایش می یابد.