تحليل عددي تأثير چيدمان پره بر الگوي جريان و افزايش انتقال گرما جريان نانوسيال غيرنيوتني درون يك كانال چين‌دار

Numerical analysis of the effect of arrangement of fin on flow field and heat transfer enhancement of a non-Newtonian nanofluid in a corrugated channel

در مقاله حاضر، تأثير چيدمان پره درون يك كانال چين‌دار بر الگوي جريان و انتقال گرما جابجايي اجباري نانوسيال غيرنيوتني در محدودۀ رژيم لايه‌اي به صورت عددي ارزيابي شده است. براي حل معادلات جريان و انرژي از روش حجم محدود به صورت دوبعدي، دائم و تك فاز استفاده شده است. در اين مطالعه، تأثير پارامترهايي از قبيل چيدمان‌هاي مختلف پره‌ها، و همچنين عدد رينولدز (200 الي 1000) و كسر حجمي نانوذرات (0/5 الي 1/5 درصد) بر الگوي جريان و انتقال گرما بررسي شده است. نتايج حاكي از آن است كه استفاده از سيال غيرنيوتني آب+CMC0/5% بجاي سيال نيوتني آب، موجب افزايش عدد ناسلت متوسط مي‌گردد. نتايج نشان مي‌دهد كه شاخص ارزيابي عملكرد در حضور پره براي چيدمان‌هاي A و D در تمامي شرايط مقداري بزرگتر از 1 دارد كه نشان‌دهنده موثر بودن حضور پره‌ها بر راندمان حرارتي جريان نانوسيال غيرنيوتني درون يك كانال چين‌دار مي‌باشد. همچنين چيدمان D نسبت به ساير چيدمان‌ها، داراي بيشترين مقدار افزايش انتقال گرما مي‌باشد. علاوه بر اين نتايج حاكي از آن است كه با افزايش عدد رينولدز از 200 به 1000 و كسرحجمي نانوذرات از 0/5 به 1/5 درصد براي چيدمان D، عدد ناسلت متوسط حدود 9/85 درصد و شاخص ارزيابي عملكرد 9/09 درصد افزايش مي‌يابد.

In the present study, heat transfer enhancement of a non-Newtonian nanofluid by different arrangements of double fins in a corrugated channel was numerically investigated. Finite volume method is used to solve governing equations of flow and energy with assumptions of 2D, steady-state, and single phase. The fluid flow is in the hydraulically laminar regime and the channel is under a constant heat flux. A set of case studies are conducted for a corrugated channel model to analyze the influence of the main contributing factors; Reynolds number, nanofluid volume fraction, the different fin configurations, on the flow field and the heat transfer characteristics as well. . Results indicate that using non-Newtonian fluid of water+0.5%CMC instead of water fluid leads to enhance heat transfer. The numerical results showed that implementing configuration D in a corrugated channel leads to heat transfer rate compared to other configurations. Besides, for configuration D, raising the Reynolds number from 200 to 1000 and the nanofluid volume fraction from 0.5% to 1.5% cause the mean Nusselt number and performance evaluation index to increase about 9.85% and 9.09%, respectively.