شبیه سازی عددی جریان، انتقال حرارت جابجایی آزاد و کسر حجمی نانوذرات داخل حفره ذوزنقه ای با استفاده از مدل بونگیورنو

Abstract

در این مقاله، جریان همرفتی نانوسیال آب و نانو ذرات اکسید آلومینیوم داخل حفره ذوزنقه با استفاده از مدل دوفاز بونگیورنو به صورت عددی شبیه سازی شد. اثر تغییر زاویه اضلاع جانبی محفظه ذوزنقه ای بر انتقال حرارت، جرم و مومنتم مورد بررسی قرار گرفته شده است. معادلات حاکم بر مسئله، معادلات مومنتم، انرژی و انتقال کسر حجمی نانوذرات می‌باشند که به همراه شرایط مرزی به روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل حل شده‌اند. برای گسسته‌سازی ترم‌های جابجایی و پخش به ترتیب از الگوهای بالادست و تفاضل مرکزی استفاده شده‌‌است. دیواره‌های چپ و راست حفره دمای ثابت و را داشته و دیواره های بالا و پایین عایق حرارتی می‌باشند. زاویه شیب اضلاع جانبی (چپ و راست) مابین (0 ،30 و 45 θ= ) درجه و عدد رایلی بین 100 تا 10000 و کسر حجمی نانو ذرات از 01/0 تا04/0 متغیر می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد در اعداد رایلی پایین به ازای مقدار نانوذرات یکسان، با افزایش زاویه اضلاع از صفر به 45 درجه ، عدد نوسلت و به تبع آن انتقال حرارت به‌ میزان متوسط 81 درصد کاهش می‌یابد. از طرفی با افزایش عدد رایلی، برای محفظه در زاویه 30 درجه حالت بهینه حاصل و عدد نوسلت به میزان 5/5 درصد، نسبت به محفظه مربعی و 8/6 درصد نسبت به حالت 45 درجه افزایش می‌یابد. همچنین نتایج، توزیع نسبتا یکنواختی برای نانوذرات در رایلی‌های بالا در تمامی محفظه‌ها با زاویه اضلاع مختلف نشان می‌دهد.