مطالعه اثر زاويه قرارگيري محفظه و جهت حركت ديوارهاي متحرك آن روي جابجايي تركيبي نانوسيال با خواص متغير

Effects of an Enclousure Inclination Angle and It’s Walls Movement Direction on Variable Properties Nanofluid Mixed Convection

دراين مقاله اثر زاويه قرارگيري محفظه مربعي شكل و جهت حركت ديواره‌ها روي جابجايي تركيبي نانوسيال در دو حالت متفاوت بررسي شده است. در حالت اول جابجايي اجباري و طبيعي يكديگر را تقويت مي‌نمايند ولي در حالت دوم اثر مخالف روي يكديگر دارند. زاويه قرارگيري محفظه از صفر تا 90 درجه تغيير داده شده است. مدلسازي‌ها براي شرايطي كه رسانايي و ويسكوزيته نانوسيال آب-اكسيد آلومينيوم با دما و غلظت نانوذره متغير فرض شده و نيز براي شرايط ثابت بودن آنها با دما انجام شده و كسر حجمي نانوذرات بين صفر تا %8 تغيير داده شده است. براي حل معادلات حاكم از الگوريتم سيمپل و روش حجم كنترل استفاده شده است. بر مبناي نتايج، افزايش زاويه محفظه كه باعث افزايش نقش جابجايي اجباري مي‌شود، باعث مي‌شود سه عدد سلول جابجايي‌كننده در زواياي كم تبديل به يك سلول در زواياي زياد شود. در هر زاويه روند تغييرات ناسلت متوسط با كسرحجمي براي وضعيت با خواص ثابت با دما، مشابه با وضعيت خواص متغير با دما نيست. بنابراين، اگر نتايج دقيق مورد نظر است، بايد وابستگي خواص به دما همواره در مدلسازي‌ها مورد توجه قرار گيرد.

In this paper, the effects of inclination angle and two different cases of movement direction of top and bottom walls of an enclosure on the nanofluid mixed convection have been investigated. In the first case, the natural and forced convection effects are in agreement, whereas in the second case they are opposed. Simulations have been performed for the temperature dependent as well as the temperature independent thermal conductivity and viscosity of water-Al2O3 nanofluid. The volume fractions of nanoparticles between 0 and 0.08 and the inclination angle of the cavity between 0 and 90° have been considered. To solve the governing equations, the SIMPLE algorithm and a finite volume based method have been used. The results show that by increasing the enclosure inclination angle, which enhances the forced convection, the three convective cells, observed at low inclination angles, change to one cell. The trend for change of average Nusselt number with increasing volume fraction is different for the temperature independent cases compared to that of the temperature dependen t cases. Therefore, in order to obtain accurate simulation results, the temperature dependency of the properties should be considered.