بررسي عددي اثر افزودن نانوذرات به روغن موتور بالگرد

Numerical Investigation of the Effect of Adding Nanoparticles to Helicopter Motor Oil

در اين مقاله عملكرد نانوذرات افزودهشده به روغن با هدف بهبود انتقال حرارت مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا، خصوصيات ترموفيزيكي روغن بالگرد ) MIL-L-23699 ( با همكاري آزمايشگاه شيمي شركت پشتيباني و نوسازي بالگردهاي ايران )پنها(، اندازه گيري شدند. سپس، با گرداوري ساير داده ها هندسه مسئله با نرم افزار گمبيت توليد و شبكهبندي شده و براي شبيهسازي جريان و انتقال حرارت به نرمافزار انسيس 71 انتقال داده شده است. از مدل تكفازي و روش حجم محدود براي حل اين مسئله استفاده شده است. نتايج نشان داد كه با افزودن / فلوئنت 2 نانوذرات به روغن بالگرد خواص حرارتي، نظير عدد ناسلت نسبت به روغن خالص بهطور قابل توجهي بهبود مي يابد و اين درحالي است كه بهبود فرايند انتقال حرارت براي نانوسيال طلا-روغن نسبت به نانوسيالات ديگر بيشتر مي باشد. همچنين، مقايسه نتايج نشان داد، افزودن نانوذرات به روغن پايه سبب ايجاد تغيير فشار ناچيزي مي شود، ولي در پمپاژ نانوسيال تاثير خاصي ندارد. از طرفي نتايج نشان داد، با افزايش عدد رينولدز، عدد ناسلت و فشار استاتيكي افزايش و ضريب اصطكاك كاهش مي يابد. همچنين، ملاحظه شد در يك رينولدز ثابت با افزايش دماي كاري، عدد ناسلت، ضريب اصطكاك و فشار استاتيكي كاهش و دماي بيبعد افزايش مي يابد. بنابراين، افزودن نانوذرات به روغن بالگرد سبب بهبود خواص انتقال حرارت، خنككاري بهتر موتور، كوچكسازي سيستم روانكاري موتور، توانايي تحمل بارگذاري هاي زياد، توانايي پرواز در ارتفاعات بالاتر و در نهايت افزايش قدرت و بازدهي موتور خواهد شد.

In this paper, the effects of added nanoparticles to oil with the aim of improving heat trans fer were investigated. At first, thermophysical characteristics of helicopter oil (MIL-L-23699) were measured by cooperation of chemical laboratory of Iran Helicopter Support and Renewal Company (PANHA). Then, by collecting other data, geometry of the problem was produced and gridded through the use of Gambit software and was transmitted to Ansys Fluent 17.2 for simulating the flow and heat transfer. The single-phase model and control volume technique have been used to solve this problem. The results reveal that by adding nanoparticles to helicopter oil, thermal properties, such as Nusselt number, considerably improve in comparison with pure oil. However, the improvement of heat transfer process for gold -oil nanofluid is more than the other nanofluids. Comparing the results also shows that adding nanoparticles to the base oil causes a slight pressure change, which has no special effect on nanofluid pumping. The results indicate that by increasing Reynolds number, Nusselt number and static pressure increase and friction coefficient decreases. It is also observed that in a constant Reynolds number, by increasing working temperature, Nusselt number, friction coefficient, and static pressure decrease and temperature increases. Therefore, adding nanoparticles to helicopter oil would lead to the improvement of heat transfer properties, better cooling of the size of engine, shrinking the engine lubrication system, the ability of tolerating high loads, the ability of flying at higher altitudes , and eventually the enhancement of power and efficiency of the engine