بررسی عددی تاثیر ته‌نشینی نانوذرات بر میدان‌های جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم در یک محفظه

Abstract

در این تحقیق میدان‌های جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم به‌عنوان مخلوطی دوجزئی در محفظه‌ای مربعی با لحاظ مکانیزم‌های حرکت براونی، ترموفرسیس و ته‌نشینی در بازه زمانی 30 روزه به صورت عددی بررسی شده است. دیواره سمت چپ محفظه گرم، دیواره سمت راست آن سرد و اختلاف دمای بین آنها <span class="fontstyle0">8کلوین</span> می‌باشد. دیواره‌های افقی نیز عایق درنظرگرفته شده‌اند. برای لحاظ تغییرات کسر حجمی نانوذرات با گذشت زمان از مدلی تجربی استفاده شده است. معادلات مومنتوم، انرژی و انتقال ذرات با استفاده از روش حجم محدود و به کمک الگوریتم سیمپلر حل شده‌اند. کسر حجمی اولیه نانوذرات برابر 0/0025، 0/0077و 0/013 ، مدت زمان قرارگیری تحت امواج فراصوت 1، 2 و 3 ساعت و محدوده اعداد رایلی از 10² تا 10⁵ می‌باشد. نتایج حاصل‌شده نشان می‌دهند که ضریب بهبود با گذشت زمان و ته‌نشینی نانوذرات در اعداد رایلی 10² و 10³ کاهش می‌یابد. اما این ضریب با گذشت زمان در اعداد رایلی 10⁴ و 10⁵ و کسر حجمی 0/0025 کاهش، در کسر حجمی 0/013 افزایش و در کسر حجمی 0/0077 با توجه به افزایش همزمان ضریب هدایت حرارتی و لزجت دارای نقطه بحرانی می‌باشد، به‌طوری که ضریب بهبود تا قبل از نقطه بحرانی افزایش و بعد از آن کاهش می‌یابد. همچنین نتایج عددی نشان می‌دهند که با درنظرگرفتن سرعت ته‌نشینی نانوذرات، گرادیان غلظت در نزدیکی دیواره‌های سرد و گرم افزایش یافته و عدد ناسلت متوسط کاهش می‌یابد.