تحليل عددي انتقال حرارت همرفت طبيعي آرام نانوسيال در يك جريان با موانع مربعي و دايره‌اي شكل

Natural convection heat transfer of nanofluid in an enclosure saturated with square and circular blocks

در اين مقاله تحليل عددي انتقال حرارت همرفت طبيعي آرام نانوسيال در يك جريان با موانع مربعي و دايره‌اي شكل بررسي شده است. تمامي مقايسه‌ها براي حالت‌هاي مختلف، با عدد رايلي اصلاح شده Ram صورت گرفته است. با توجه به نتايج به دست آمده مشاهده گرديد كه اگر دوهندسه داراي ضريب تخلخل مشابه باشند آن‌گاه مقدار ضريب نفوذ پذيري معادل Keq براي موانع دايره‌اي بزرگ‌تراز موانع مربعي است، ولي مقادير عدد ناسلت متوسط براي موانع دايره‌اي كمتر ازموانع مربعي خواهد بود.همچنين زماني كه تعداد موانع كم است نحوه توزيع دما وخطوط جريان وابسته به شكل موانع ميباشد. نتايج نشان دادند كه براي محفظه داراي المان حرارتي با آرايش مربعي انتقال حرارت هدايت غالب است و براي آرايش افقي المان‌ها انتقال حرارت جابه‌جايي غالب است. با افزايش عدد رايلي و در نتيجه زياد شدن جريان چرخشي در برخي نواحي محفظه، نرخ انتقال حرارت جابه‌جايي در مقايسه با هدايت افزايش پيدا مي‌كند. نتايج حل عددي در تحقيق حاضر يك افزايش در عدد ناسلت ميانگين و همچنين ضريب انتقال حرارت را، براي هنگامي‌كه غلظت حجمي نانوسيال رقيق افزايش يابد، نشان مي‌دهد.

In this paper natural convection heat transfer of nanofluid simulated in a box with square and circular blocks. Governing equations is solved using finite volume method by Fluent software and Nusselt number near the hot wall at different Darcy numbers, is obtained for box with square or circular blocks. Results show that when there is a few blocks, temperature contour and streamlines depend on blocks geometry while increasing the number of blocks decrease this dependency. For box containing heater element in square arrangement, conduction heat transfer is dominant while in horizontal arrangement convection is dominant. By growth of Rayleigh number and consequently increasing of rotational flow convection portion in heat transfer increases. Although most portion of heat transfer is by conduction and convection has little effect. In the next part of research effect of nanoparticle concentration in heat transfer is studied. Results show an increase in average Nusselt number and heat transfer coefficient for higher volumetric concentrations of nanoparticles. Time taken to reach steady state for water based nanofluid is less than time for water/ Copper oxide, ethylene glycol, and water/ Copper oxide, propylene glycol. Variation of heat transfer coefficient in term of Nusselt number for Copper oxide, ethylene glycol, and Copper oxide, propylene glycol nanofluids with increase of nanoparticle concentration is independent of Rayligh number