شبیه سازی عددی انتقال حرارت جابجایی ترکیبی و مغشوش سیال نانو درون کانال با سطح مقطع مستطیلی تحت شار حرارتی ثابت در دیواره با استفاده از مدل مخلوط

امروزه صنعت، نیازمند مبدل های حرارتی با قابلیت حرارت بالا و اندازه کوچک می باشد. سیالات معمولی مانند آب دارای ضریب انتقال حرارت پایینی می باشند، بنابراین از ذرات ریز جامد در اندازه نانو درون سیال پایه برای افزایش انتقال حرارت استفاده می شود. از این رو، در این کار انتقال حرارت جابجایی اجباری و ترکیبی نانوسیال درون کانال سه بعدی با سطح مقطع مستطیلی در حالت مغشوش و با استفاده از مدل دو فازی مخلوط به صورت عددی بررسی شده است. مدل مذکور شامل یک معادله پیوستگی، یک معادله مومنتم و یک معادله انرژی برای مخلوط و یک معادله کسر حجمی برای فاز دوم می باشد و از یک بیان ریاضی برای سرعت نسبی فازها استفاده می‏کند. این مدل برای گسسته سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده می‏کند. سیال پایه مورد استفاده در این کار آب و از اکسید آلومینیوم به عنوان نانوذرات استفاده شده است. در کار حاضر اثر کسر حجمی نانوذرات و نسبت منظری بر جریان و انتقال حرارت جابجایی ترکیبی و اجباری در جریان مغشوش، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر قطر متوسط نانوذرات بر روی پارامترهای حرارتی و هیدرودینامیکی مطالعه و نتایج آن تحلیل و بررسی گردیده است. نتایج بی بعد نشان می دهد که با افزیش کسر حجمی نانوذرات در اعداد رینولدز و ریچاردسون ثابت در انتقال حرارت جابجایی اجباری و ترکیبی، مقدار عدد ناسلت افزایش می یابد ولی ضریب اصطکاک متوسط سطحی دچار تغییر محسوسی نمی‏شود. همچنین در حالت بررسی بعد‏دار نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی نانوذرات تا 5 درصد، مقدار اختلاف دمای ورودی و خروجی نانوسیال در انتقال حرارت جابجایی اجباری، تا بیش از 16 درصد و در حالت انتقال حرارت جابجایی ترکیبی، تا 8/17 درصد نسبت به کسر حجمی صفر افزایش می یابد.