مطالعه عددي جابجايي طبيعي نانوسيال آب-اكسيدآلومينيوم با خواص متغير در يك محفظه

Numerical Study of Natural Convection of Al2O3-Water Nanofluid with Variable Properties in a Cavity

افزايش انتقال حرارت نانوسيال آب-اكسيد آلومينيوم با خواص متغير در يك محفظه مربعي بدون استفاده از تقريب بوزينسك و با استفاده از تقريب بوزينسك بصورت عددي مطالعه شده است. معادلات حاكم با استفاده از روش حجم محدود و الگوريتم سيمپلر حل شده است. اختلاف دماي ديواره‌هاي گرم و سرد محفظه °C50 در نظر گرفته شده است، و نتايج براي كسر حجمي نانوذرات از 0 الي 09/0 و اعداد رايلي از 103 الي105 ارايه شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه مقدار تابع جريان بيشينه و عدد ناسلت متوسط در حالت دانسيته متغير نسبت به دانسيته ثابت بيشتر است. همچنين، در حالت دانسيته متغير، بيشترين افزايش نسبي عدد ناسلت نانوسيال، در رايلي 103 رخ مي دهد. براي نانوسيال با كسر حجمي 09/0 در رايلي هاي 104 و 105، عدد ناسلت نسبت به سيال پايه كمي كاهش مي يابد. براي كسر حجمي 01/0، بيشترين افزايش نسبي عدد ناسلت نانوسيال در رايلي هاي103، 104 و 105 به ترتيب 26، 24 و 23 درصد است.

Heat transfer enhancement of Al2O3-water nanofluid with variable properties in a square cavity is investigated by solving the boundary layer equation and the Boussinesq-approximation form of the boundary layer equation. The governing equations are solved using the finite volume method and the SIMPLER algorithm. Temperature difference between the hot and cold walls of the cavity is considered to be 50°C, and the results are presented for Rayleigh numbers from 103 to105 and volume fraction of the nanoparticles from 0.0 to 0.09. The results show that the average Nusselt number and the maximum absolute value of the stream function for the case with variable density are greater than the corresponding value for the constant density case. Moreover, for the variable density case, the maximum heat transfer enhancement for the nanofluid occurs at Ra=103. However for ?=0.09, the average Nusselt number of the nanofluid for Ra=104 and 105 are lower than that of the base fluid. For ?=0.01, the maximum relative enhancement of the Nusselt number for Ra=103, Ra=104, and 105 are %26, %24 and %23, respectively.