حل عددی انتقال گرمایی جریان طبیعی نانو سیال در کانالهای با مقطع مستطیلی

Abstract

در این تحقیق از روش عددی حجم­ محدود برای مطالعه دوبعدی همرفت آزاد و تراکم­ناپذیر جریان داخل محفظه­ای با سطح مقطع مربعی شکل پر شده با نانو سیال آب، تحت دیواره گرم متفاوت استفاده شده است. به عنوان شرایط مرزی، محفظه شامل دو دیوارۀ افقی آدیاباتیک و دیواره­های عمودی هم­دما می­باشد. معادلات ناویر– استوکس و انرژی به صورت عددی حل شده­اند. مساله برای تعیین نرخ انتقال گرما در اثر تغییر پارامترهای مانند نانوذرات غیر یکنواخت، اندازه قطر متوسط نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات ، در اعداد گراشف، و پرانتل برای هندسه­های مختلف حل شده است. در این مقاله جهت گسسته کردن معادلات حاکم بر جریان از روش حجم­محدود استفاده شده­ است به گونه­ای که معادلات حاصل جبری صریح بوده و به صورت شبه­زمانی ظاهر می­شوند که با استفاده از روش رانگ­کوتای مرتبه چهار و با الگوی پیشرو ­زمانی حل شده است. همچنین به جای استفاده از الگوریتم­های متداول، SIMPLE, SIMPLEM, SIMPLEC با استفاده از روش تراکم­پذیری مصنوعی، معادله پیوستگی به معادلات ممنتوم کوپل شده است. نتایج نشان می­دهد که استفاده از نانو سیال باعث افزایش نرخ انتقال گرما و عدد ناسلت می­شود. علاوه براین با کاهش میانگین قطر نانو ذرات، عدد ناسلت افزایش می­یابد. با افزایش ، کسر حجمی نانو سیال و عدد ناسلت افزایش می­یابد.