بررسي انتقال حرارت جابجايي طبيعي در نانو سيالات ويسكوپلاستيك- مدل كسون در محفظه مربعي

Investigation of Natural Convection Heat Transfer of Viscoplastic Nanofluids-Casson Model in a Square Enclosure

در اين پژوهش، انتقال حرارت جابجايي طبيعي نانو سيالات ويسكوپلاستيك- مدل كسون همراه با يك تنش تسليم، محصور درون محفظه مربعي با مرزهاي متفاوت گرمايي بررسي شده است. معادلات ديفرانسيل غير خطي كوپل شده براي جريان، انتقال حرارت و انتقال جرم (با استفاده از روش المان محدود) حل شده است. اثرات عدد تسليم (0≤Y≤Y_max), Rayleigh number (〖10〗^3≤Ra≤〖10〗^6 ), Lewis number (2.5≤Le≤7.5) and Buoyancy ratio number (0.1≤N_r≤1), بر جريان، انتقال حرارت و انتقال جرم، تحليل و نواحي تسليم شده و نشده ي شكل گرفته در قسمتهاي مختلف مشخص شده اند .نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه توزيع جرم در محفظه بشدت تحت اثر عدد لوئيس قرار دارد اما اين پارامتر اثر محسوسي بر توزيع دما و جريان ندارد. اثر مركب عدد لوئيس و تنش تسليم بر عملكرد جريان نيز اندك بوده و درنتيجه اين پارامتر اثر محسوسي بر نواحي شبه جامد ندارد. از طرف ديگر افزايش پارامتر شناوري باعث كاهش توزيع جريان ناشي از جابجايي و درنتيجه كاهش انتقال حرارت در محفظه مي‌شود. مشاهده شد كه افزايش پارامتر شناوري باعث افزايش اثر نيروهاي ويسكوز شده و درنتيجه نواحي شبه جامد گسترگي بيشتري در محفظه مي يابند و مقدار تنش تسليم حدي كاهش مي يابد

In this study, natural convection of a viscous nanofluid-casson model with a yield stress in a square enclosure with differentially heated side walls has been studied. The system of coupled nonlinear differential equations for flow, heat transfer and mass transfer were solved by using the finite element method. The effects of yield number (0≤Y≤Y_max), Rayleigh number (〖10〗^3≤Ra≤〖10〗^6 ), Lewis number (2.5≤Le≤7.5) and Buoyancy ratio number (0.1≤N_r≤1), on the flow, heat and mass transfer have been investigated and the yielded and unyielded regions are specified. The results show that the mass distribution in the enclosure is strongly influenced by the Lewis number, but this parameter does not have a significant effect on the flow and temperature fields. The combined effect of Lewis number and yield stress on fluid flow is negligible and as a result, this parameter has no significant effect on unyielded regions. On the other hand, increasing the buoyancy parameter suppressed the convective flow and heat transfer rate in the cavity. It was observed that increasing the buoyancy parameter enhances the effect of viscous force and as a result, the unyielded regions expand in the enclosure and the critical yield stress decreases.