شبيه سازي عددي انتقال حرارت جابه جايي در جريان مغشوش غيرنيوتني نانوسيال در يك لوله افقي مدور

Numerical simulation of convective heat transfer in a turbulant non-Newtonian nanofluid flow through a horizontal circular tube

در اين مقاله، انتقال حرارت جابه جايي در جريان مغشوش يك نانوسيال غيرنيوتني درون لوله اي افقي و مدور با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) و حل عددي معادلات بقاي جرم، بقاي ممنتوم و بقاي انرژي بررسي مي شوند. براي اين منظور از نانوسيالي غيرنيوتني متشكل از سيال غيرنيوتني محلول نيم درصد وزني كربوكسي متيل سلولز (CMC) در آب و نانوذرات Al2O3 استفاده شده است. در اين تحقيق اندازه متوسط نانوذرات در محلول 25 نانومتر بوده و تحليل براي دو كسر حجمي مختلف 0/5 و 1/5 درصد انجام شده است. اثر استفاده از نانوذرات بر ضريب انتقال حرارت جابه جايي موضعي نانوسيال غيرنيوتني در جريان مغشوش و در رينولدزهاي متفاوت بررسي شده است. همچنين تأثير كسر حجمي هاي مختلف نانوذرات بر اين ضريب و عد ناسلت مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند كه ميزان ضريب انتقال حرارت جابه جايي موضعي و ناسلت موضعي در نانوسيال غيرنيوتني بيش از سيال غيرنيوتني پايه است. همچنين اين ضريب با افزايش غلظت نانوذرات و عدد رينولدز افزايش مي يابد. تطابق خوبي بين اين نتايج و نتايج تحقيقات آزمايشگاهي مشاهده شد.

In this paper, a numerical study on the convective heat transfer characteristics in a non-Newtonian nanofluid flow in the horizontal tube with constant heat flux is carried out using computational fluid dynamics (CFD). The primary objective is to evaluate the effect of using nanoparticles on convective heat transfer coefficient. For this purpose, non-Newtonian nanofluid containing Al2O3 and 0.5 wt.%. Aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC) as a liquid single phase with two particle concentrations of 0.5 and 1.5 vol. % were used. Effect of particle concentrations on convective heat transfer coefficient was investigated in different Reynolds numbers 4500