بررسی عددی جریان آرام و انتقال حرارت نانوسیال غیرنیوتنی در محیط متخلخل
چکیده
در این تحقیق، بررسی جامع جریان آرام و انتقال حرارت یک نانوسیال غیرنیوتنی شبه‌پلاستیک (Al2O3+CMC) در داخل ناحیه‌ی متخلخل دایره‌های هم‌مرکز ارائه شده است. اثر کسر حجمی نانوذرات، عدد رینولدز، عدد دارسی و نسبت ضخامت مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی‌ها برای اعداد رینولدز و اعداد دارسی در محدوده‌ی 100<Re<300 و 10-4<Da<10-2 انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که تأثیر لایه‌ی متخلخل نسبت به اعداد رینولدز در افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتر است؛ چون در یک کسر حجمی مشخص، محیط متخلخل در مقایسه با افزایش عدد رینولدز، نقش پر رنگ‌تری در افزایش انتقال حرارت دارد. همچنین برای یک کسر حجمی مشخص و برای یک تخلخل ثابت، کاهش نفوذپذیری منجر به افزایش عدد دارسی و پروفیل سرعت می‌شود. زمانی که ضخامت لایه‌ی متخلخل در یک مقدار ثابت تخلخل و نفوذپذیری افزایش یابد؛ سرعت نانوسیال در یک عدد رینولدز ثابت افزایش پیدا می‌کند؛ افزایش ضخامت لایه‌ی متخلخل سبب زیاد شدن ضریب انتقال حرارت می‌شود. علاوه بر این، در یک عدد رینولدز ثابت و ضخامت مشخص، با افزایش عدد دراسی، ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت بیشتر می‌گردد. همچنین اگر در مقادیر ثابت نفوذپذیری و تخلخل، ضخامت لایه‌ی متخلخل افزایش پیدا کند، سرعت نانوسیال بیشتر شده و موجب به حداکثر رسیدن افت فشار می‌گردد.
1- مقدمه
سیال غیرنیوتنی به‌عنوان سیالی شناخته می‌شود که از قانون ویسکوزیته‌ی نیوتنی تبعیت نمی‌کند. در سیالات غیرنیوتنی دارای رفتار نازک‌شدگی، ویسکوزیته در نرخ کرنش کاهش پیدا می‌کند [1،2] در مکانیک سیالات، جریان سیال گذرنده از محیط متخلخل دارای روشی شبیه به رفتار سیالی است که از جریان محیط متخلخل عبور می‌کند. از مفهوم محیط متخلخل در بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسی استفاده می‌شود [3]. نانوسیال‌ها، سیالاتی هستند از نانوذرات تشکیل شده‌اند. نانوذرات به‌صورت ذرات معلق کلوئیدی وارد سیال پایه می‌شوند. آنها در مقایسه با سیال پایه، سبب افزایش هدایت حرارتی و ضریب انتقال حرارت جابجایی می‌شوند [4-13].
حاتمی و گنجی [14] انتقال حرارت و جریان را برای نانوسیال غیرنیوتنی که از محیط متخلخل عبور می‌کند و بین دو استوانه‌ی هم محور قرار دارد، بررسی کردند. آنها مشاهده نمودند که با افزایش پارمترهای ترموفرسیس، مقدار دما در کل دامنه افزایش پیدا می‌کند.
Abstract
In this study, comprehensive study of laminar flow and heat transfer of pseudo-plastic non-Newtonian nanofluid (Al2O3 + CMC) within the porous circular concentric region is presented. The effect of volume fraction of nanoparticles, Reynolds number, Darcy number, thickness ratio is studied. Simulations for different Reynolds numbers and Darcy numbers in the range of 100 ≤ Re ≤ 300 and 10− 4 ≤ Da ≤ 10− 2 are done. The results show that the effect of the porous layer on increasing the convective heat transfer coefficient is larger than the Reynolds number, since, at a given volume fraction, the porous medium plays a greater role in increasing the heat transfer compared to the increasing Reynolds number. Also, at a given volume fraction and for a fixed porosity, decreases in the permeability leads to increased Darcy velocity and, consequently, velocity profile. As the thickness of the porous layer increases at fixed values of permeability and porosity, the velocity of the nanofluid is also increased in a constant Reynolds number, by increasing the thickness of the porous media, heat transfer coefficient increases. In addition, at a specified thickness and constant Reynolds number, by increasing the Darcy number, the heat transfer coefficient and the Nusselt number increases. Moreover, as the thickness of the porous layer increases at fixed values of permeability and porosity, the velocity of the nanofluid is also increased; this consequently maximizes the pressure drop.
1. Introduction
A non-Newtonian fluid is a fluid that does not follow Newton's law of viscosity. Shear thinning is the non-Newtonian behavior of fluids whose viscosity decreases under shear strain [1,2]. In fluid mechanics, fluid flow through porous media is the manner in which fluids behave when flowing through a porous medium. The concept of porous media is used in many areas of applied science and engineering [3]. Nanofluids are fluids containing nanoparticles. They are engineered colloidal suspensions of nanoparticles in a base fluid. They exhibit enhanced thermal conductivity and the convective heat transfer coefficient compared to the base fluid [4–13].
Hatami and Ganji [14] analyzed heat transfer and flow for nonNewtonian nanofluid passing through the porous media between two coaxial cylinders. They showed that increasing the thermophoresis parameter caused an increase in temperature values in whole domain.
چکیده
1- مقدمه
2- معرفی مسئله
3- معادلات حاکم
3-1 خواص ترموفیزیکی
3-2 فرآیند حل
3-3 استقلال از شبکه
3-4اعتبارسنجی
4- نتایج و بحث
5- نتیجه‌گیری
Abstract
1. Introduction
2. Statement of the problem
3. Governing equations
3.1. Thermophysical properties
3.2. Solution procedure
3.3. Grid independency
3.4. Validation
4. Results and discussion
5. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه