مدل‌سازي و بيشينه‌سازي انتقال حرارت جابه‌جايي طبيعي در محفظه بسته پرشده با نانوسيال

در پژوهش حاضر، يك محفظه بسته چهارضلعي با هدف بيشينه‌سازي ميزان انتقال حرارت جابه‌جايي طبيعي سيال خالص و نانوسيال‌هاي متفاوت مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات حاكم بر مبناي سيال پايه به شكل بي‌بعد خود منتقل و با استفاده از روش المان محدود حل شدند. با بهره‌گيري از نتيجه‌هاي آزمايشگاهي موجود در پيشينه پژوهش و به‌منظور بررسي جامع رفتار حرارتي نانوسيال ها، دو عامل بي‌بعد جديد، يعني عامل رسانش حرارتي (Nc) و عامل لزجت ديناميك (Nv) تعريف شده‌اند. عامل‌هاي ياد شده به جنس نانوذرات و سيال پايه، اندازه و شكل نانوذرات و دماي كاركرد نانوسيال بستگي دارند. استفاده از نانوذرات درون سيال پايه، باعث افزايش رسانايي حرارتي سيال عامل شده كه در نتيجه آن امكان افزايش انتقال حرارت فراهم مي‌شود. از طرفي بهينه‌سازي محفظه بسته نيز به تقويت هرچه بيشتر انتقال حرارت كمك شاياني مي‌كند. به‌منظور بهينه‌سازي هندسي، دو عامل نسبت متناظر (نسبت ارتفاع به طول محفظه) و زاويه انحراف به‌عنوان متغيرهاي بهينه‌سازي در نظر گرفته شده‌اند. بررسي‌ها براي اعداد رايلي گوناگون و كسرهاي حجمي متفاوتي از نانوذرات به انجام رسيده است. نتيجه‌ها نشان مي‌دهند كه با افزايش عدد رايلي، از يك طرف محفظه بهينه باريك‌تر (افزايش نسبت متناظر) خواهد شد و از طرف ديگر زاويه انحراف محفظه نيز كاهش مي‌يابد.