شبيه سازي عددي انتقال گرماي همرفتي آزاد نانو سيال تحت ميدان مغناطيسي در داخل محفظه موجدار

Numerical Investigation of Natural Convection of Nano-fluid in a Wavy Cavity in the Presence of Magnetic Field

در اين مقاله، مدل عددي انتقال گرماي همرفتي آزاد همراه با اثر ميدان مغناطيسي يكنواخت در حالت جريان لايه اي پايا، در يك محفظه موجدار كه با استفاده از نانو سيال اكسيد مس پر شده است، مورد بررسي قرار گرفته است. ديوارهاي راست و چپ محفظه عايق در نظر گرفته شده اند، در حالي كه ديوارهاي بالايي و پاييني موجدار همدما مي باشند. معادلات حاكم بر مسئله به صورت تابع جريان فرمول گردابه مورد بررسي قرار گرفته و بي بعد سازي شده است. سپس معادلات با استفاده از روش تفاضل مركزي مرتبه دوم گسسته سازي شده و آنگاه با روش شتاب دهنده همگرايي بر اساس شرايط مرزي مورد نظر حل شده است. مقايسه هاي متعددي با پژوهش هاي منتشر شده قبلي انجام شده و درصد اختلاف بين آنان ناچيز است. در مطالعه پارامتري اثر پارامترهاي حاكم مانند عدد رايلي، عدد هارتمن و كسر حجمي نانو سيال بر جريان بررسي شده است و نتايج به صورت كانتورهاي تابع جريان، همدما و عدد ناسلت ارائه گرديده است. نتايج نشان مي دهد كه حضور نانو سيال منجر به تقويت قابل توجه انتقال گرما براي تمامي مقادير عدد رايلي مي شود. افزايش عدد هارتمن نشان مي دهد كه سرعت جريان كم شده و انتقال حرارت كاهش مي يابد و همچنين افزايش عدد رايلي نيز ميزان آهنگ انتقال گرماي همرفتي آزاد را بيشتر مي نمايد.

A numerical analysis has been performed to investigate the laminar natural convection heat characteristics in a wavy cavity filled with CuO/water nanofluid The left and right walls are insulated and the wavy bottom and top walls are maintained at a constant temperature while the uniform magnetic field is considered. In performing the analysis, the governing equations are given in terms of the stream function-vorticity formulation. In order to solve Non-dimensionalized equations, discretizing with second-order accurate central difference method and was performed using the successive under relaxation with appropriate boundary conditions is considered. To validate the numerical model, various comparisons with previously published studies have been conducted and results are in a good agreement. The main objective is to survey the effects of the Rayleigh number, Hartmann number, and nanoparticles volume fraction on the fluid flow and heat transfer characteristics. Results are illustrated in contours of stream function, constant temperature, and Nusselt number. For all values of Rayleigh number, the presence of nanoparticles leads to significant enhancement in heat transfer.