تحليل عددي جابجايي آزاد نانوسيالات با فرض عدم تعادل حرارتي در يك استوانه متخلخل آنولي

Numerical analysis of free convection of nanofluids using the thermal non-equilibrium model in a porous cylinder annuli

در اين مقاله، به تحليل عددي انتقال حرارت جابه جايي آزاد نانوسيالات در يك استوانه متخلخل آنولي، با فرض عدم تعادل حرارتي محلي پرداخته خواهد شده است. هدف، تعيين شرايط بهينه از نظر قانون اول ترموديناميك است. براي اين منظور، معادلات بقاي جرم، اندازه حركت، انرژي نانوسيال و ماتريس جامد به شيوة عددي حل مي شوند. سپس، جريان سيال و توزيع دماي براي نانوسيال و ماتريس جامد محاسبه شده و مورد تجزيه و تحليل قرار مي گيرد. علاوه براين، تأثير كسرحجمي نانوذرات، ضريب انتقال حرارت جابه جايي ميان فازي، ضريب رسانش حرارتي اصلاح شده، تخلخل ماتريس جامد و عدد رايلي بر انتقال حرارت در محفظه بررسي مي شود. كنكاش در نتايج ارائه شده، نشان مي دهد كه با افزايش ضريب انتقال حرارت جابه جايي ميان فازي و بالا رفتن ضريب رسانش حرارتي اصلاح شده، شرايط به سمت تعادل حرارتي محلي پيش مي رود. هم چنين مشاهده مي شود كه افزايش كسرحجمي نانوذرات موجب بهبود نرخ انتقال حرارت خواهد شد.

In this paper, the numerical analysis of the heat transfer of free convection of nanofluids in an annular porous cylinder will be considered, assuming local thermal equilibrium. The target is to determine the optimal conditions in terms of the first law of thermodynamics. For this purpose, the equations of mass survival, momentum, nanofluid energy and solid matrix energy are solved numerically. Then, the fluid flow and temperature distribution for the nanofluid and solid matrix are calculated and analyzed. In addition, the effect of the volume fraction of nanoparticles, the inter-phase heat transfer coefficient, the modified conductivity coefficient, the porosity of solid matrix, and the Rayleigh number on heat transfer in the chamber are investigated. Investigations in the results show that by increasing the inter-phase heat transfer coefficient and increasing the modified conductivity coefficient, the conditions proceed to the local thermal equilibrium. It is also observed that the increasing the volume fraction of nanoparticles will improve the heat transfer rate.