مطالعه عددي تاثير لوله هاي قائم در انتقال حرارت جابجايي تركيبي نانوسيال

بهبود انتقال حرارت نقش بسیار مهمی در كاربردهای مختلف صنعتی و مهندسی دارد. در این مقاله انتقال حرارت جابجایی تركیبی جریان آرام نانوسیال آب-اكسید تیتانیوم داخل یك لوله عمودی تحت شار حرارتی یكنواخت، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است.برای این منظور مودل دوفازی مخلوت جهت مدل كردن جریان استفاده شده و معادلات سه بعدی بقاء برای جریانهای چند فازی به روش حجم محدود حل شده اند. لازم به ذكر است كه، به جز چگالی در نیروی حجمی كه با استفاده از فرض بوزینسك تقریب زده شده ، بقیه خواص فیزیكی نانوسیال ثابت در نظر گرفته شده اند. همچنین روش حل در این مسئله با یك كار آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده كه نتایج خطای كمتر از یك درصد را نشان می دهد. تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل عدد رینولدز، عدد گراشهف و كسر حجمی نانوذرات روی پارامترهای هیدرودینامیكی و حرارتی جریان بررسی و تحلیل شده است. با توجه به قائم بودن لوله، نیروی جاذبه باعث ایجاد نیروهای شناوری در جریان شده و این نیروها نیز پارامترهای هیدرودینامیكی و حرارتی جریان را تحت تاثیر خود قرار می دهند، بنابراین یكی از اهداف اصلی در این تحقیق بررسی این اثرات می باشد. به طور كلی نتایج نشان داد كه استفاده از نانوسیال باعث افزایش انتقال حرارت می شود اما این افزایش انتقال حرارت در كسر حجمی های بالاتر بیشتر است به طوری كه استفاده از كسر حجمی 0/06 افزایشی برابر 5/87 درصد در ضریب انتقال حرارت نسبت به آب خالص ایجاد می كند. همچنین ملاحظه گردید كه تاثیر نیروهای شناوری در برخی حالات جریان باعث به وجود آمدن جریان برگشتی در لوله می شود.