بررسي عددي تاثير هندسه بلوك هاي متخلخل بر افزايش انتقال گرماي جابجايي و افت فشار در جريان نانو سيال درون كانال ها

Numerical Investigation of the Porous Medium Blocks Geometry Effects on the Convection Heat Transfer and Pressure dro‎p in the Nano-Fluids flows in the Channels

هدف اصلي اين تحقيق بررسي همزمان انتقال گرما و افت فشار و به دست آوردن خصوصيات بهينه اي از مواد متخلخل و نانوسيال براي رسيدن به نتايج بهتر خنك كاري و ارايه روش عملي و علمي جديد در محيط متخلخل با سيال رايج و نانوسيال مي باشد. در اين مطالعه، خنك كاري منابع حرارتي درون كانال هايي با ديواره هاي موازي با استفاده از جريان نانو سيال، شبيه سازي شده و براي افزايش انتقال گرماي جابجايي، مواد متخلخل در بلوك هاي معين درون كانال جاگذاري و استفاده شده است. براي هندسه هاي مختلف جهت بلوك هاي متخلخل، ميزان انتقال گرماي جابجايي در مقايسه با افت فشار سنجيده شده و كارايي هندسه هاي مختلف با توجه به فاكتور؛ انتقال گرما در مقايسه با افت فشار، مورد مقايسه و تحليل قرار گرفته است. در اين مطالعه تاثير پارمترهاي مختلف از جمله عدد رينولدز Re بر روي مشخصه هاي بي بعد انتقال گرما و افت فشار مانند عدد نوسلت Nu و ضريب افت فشار و هم چنين بر روي توزيع دما و خطوط جريان مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. نتايج حاكي از افزايش قابل توجه انتقال گرما از منابع گرمايي در موقع استفاده از جريان نانو-سيال به همراه استفاده از بلوك هاي متخلخل روي منابع حرارتي مي باشد.

In this study, our main objective is to evaluate heat convection and pressure drop simultaneously to obtain optimum properties of Nano-fluid and porous media contribution for high cooling efficiency. In fact, the main contribution of this study is to simulate Nano-fluid flow effects on cooling process of heating resources located inside channels that are completely surrounded by parallel walls. To do this, porous materials are located on predefined blocks in the channel to increase heat transfer and then determine the effect of porous materials on quality of heat transfer. One of the most significant goal of this study is to use various geometries of porous blocks on this process. For various porous media geometry, the rate of heat transfers along with pressure drop have been evaluated to obtain best geometry. To do this, the fluent software is employed to study the effect of different parameters including Re number, Nu number and pressure reduction on optimal conditions of heat transfer, temperature distribution and fluid flow stream lines respectively. It is expected that, investigating different geometries can give us enough opportunity to identify the most appropriate geometry of porous blocks. This achievement enables us to define the best possible mode of conducting the highest heat volume while the amount of pressure reduction is minimized concurrently. Results show that the amount of heat transfers from heat resources will increased when the porous media along with Nano-fluid are used simultaneously.