در این پروژه تاثیر تغییرات پارامترهای مختلفی مانند عدد رایلی، موقعیت قرارگیری مانع داغ، شعاع مانع داغ دایره ای و کسر حجمی نانوذرات مورد بررسی قرار می گیرد. تاثیر این پارامترها در مشخصه های حرارتی و میدان های جریان و دما، به منظور ایجاد یک مکانیزم کنترلی بر روی میزان گرمایش و یا سرمایش در محفظه مربعی به همراه مانع داغ هدف اصلی از انجام این تحقیق می باشد. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهد 1)افرایش عدد رایلی در هر میزان اندازه شعاع مانع و در هر موقعیت استقرار آن موجب افزایش میزان عدد ناسلت در سیال پایه و نانو سیال می گردد که البته میزان افزایش مربوط به نانو سیال کمی بیشتر است. 2) با افزودن بر اندازه شعاع مانع داغ دایره ای، میزان انتقال حرارت کل تا نزدیک به دو برابر (در محدوده مورد مطالعه شعاع ها در تحقیق حاضر ) افزایش می یابد. همچنین با افزایش اندازه شعاع مانع محدوده تبادلات حرارتی به قسمت های زیرین محفظه نیز کشیده می شود. 3- با افزایش اندازه شعاع مانع داغ دایره ای شکل، تفاوت در میزان عدد ناسلت سیال پایه و نانو سیال، به شدت افزایش می یابد. 4-تغییر موقعیت استقرار مانع داغ دایره ای باعث ایجاد تغییرات محدودی بر میزان ناسلت متوسط و در نتیجه انتقال حرارت کل می گردد و لیکن در صورت نزدیک شدن مانع به دیواره ها، تغییرات اساسی در میزان ناسلت موضعی و نحوه تبادل گرما در نزدیکی دیواره ها رخ می دهد. 5) در محفظه مربعی در یک شرائط مشخص به لحاظ موقعیت استقرار مانع و اندازه شعاع آن، در یک رایلی ثابت، با افزایش میزان کسر حجمی نانو ذرات، میزان عدد ناسلت افزایش می-یابد. 6) با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، تاثیرنوع نانو ذرات مورد استفاده بیشتر می شود به گونه-ای که نانو ذرات مس با ضریب هدایت حرارتی بالاتر نسبت به نانو ذرات آلومینا، موجب افزایش بیشتر عدد ناسلت متوسط و بالنتیجه افزایش میزان انتقال حرارت خواهد شد. همچنین در غلظت های پایین، تفاوت زیادی میان نانو سیال های مختلف به لحاظ میزان عدد ناسلت وجود ندارد. 7) میزان ef با افزایش میزان کسر حجمی نانو ذرات برای هر دو نوع نانو سیال آب- مس و آب – اکسید آلومینیوم افزایش می یابد که البته شیب این افزایش در کسر های حجمی بالاتر در نمودار، کمی بیشتر می باشد. از دیگر سو با افزایش مقادیر عدد رایلی در یک کسر حجمی مشخص نانوسیال، میزان ef کاهش می یابد.

در این پروژه به بررسی تجربی تأثیر قطر نانوذرات بر مشخصه های انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم در کسرهای حجمی بین 0.002 و 0.02 در جریان مغشوش پرداخته شده است. بدین منظور از نانوذرات اکسید تیتانیوم با قطرهای متوسط 10، 20، 30 و 50 نانومتر برای تهیه نانوسیال استفاده گردیده است. برای انجام آزمایش ها دستگاهی به صورت مبدل دو لوله ای هم مرکز که دو جریان با جهت مخالف در آن ایجاد می شود، طراحی و ساخته شد. برای آن دسته از خواص ترموفیزیکی نانوسیال که امکان اندازه گیری وجود نداشته است از روابط موجود برای محاسبه متغیرهای مورد نظر استفاده شد. همچنین تأثیر روابط مختلف در محاسبه ضریب هدایت حرارتی نانوسیال بر عدد ناسلت متوسط مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت متوسط و افت فشار نانوسیال با افزایش کسر حجمی نانوسیال و عدد رینولدز افزایش می یابند. همچنین نانوسیال در تمامی کسرهای حجمی و قطرهای مختلف مورد آزمایش مقادیر ناسلت متوسط و افت فشار بیشتری نسبت به آب دارد. افت فشار نانوسیال در کسرهای حجمی کوچک نزدیک به افت فشار آب می باشد. ضریب انتقال حرارت جابجایی، عدد ناسلت متوسط و افت فشار نانوسیال با تغییر قطر نانوذرات در کسرهای حجمی 002/0 و 005/0 تغییری نمی کنند. اما در کسرهای حجمی بالاتر و بازه خاصی از اعداد رینولدز، ضریب انتقال حرارت جابجایی، عدد ناسلت متوسط و افت فشار نانوسیال با کاهش اندازه نانوذرات از 50 نانومتر تا 20 نانومتر افزایش می یابند. عدد ناسلت متوسط با کاهش بیشتر قطر نانوذرات از 20 نانومتر به 10 نانومتر، کاهش خواهد یافت اما همچنان افزایش در افت فشار نانوسیال با کاهش قطر نانوذرات از 20 نانومتر به 10 نانومتر مشاهده می شود. عدد ناسلت متوسط نانوسیال بسته به عدد رینولدز و نوع رابطه بکار رفته برای محاسبه ضریب رسانندگی حرارتی نانوسیال می تواند تغییر کرده و یا بدون تغییر بماند.

در این پژوهش جابجایی ترکیبی در یک کانال مستطیلی دارای دو قطعه داغ که در آن نانوسیال آب- مس جریان دارد، با حل عددی به روش حجم محدود و با الگوریتم سیمپلر مورد تحلیل قرار گرفته است. در دیواره ی پایینی، قطعات داغ در شرایط دما ثابت قرار دارد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای موثر بر نوع جریان شامل عدد رینولدز، عدد ریلی، عدد ریچاردسون و همچنین تاثیر کلیه ی پارامترهای هندسی از جمله تغییر فاصله ی بین دو قطعه داغ، عرض قطعه داغ، ارتفاع قطعه داغ و همچنین درصد حجمی نانوذرات روی خطوط جریان، خطوط همدما و نرخ انتقال حرارت متوسط مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق جهت کنترل نوع جریان از عدد ریچاردسون و عدد رایلی استفاده شده و دامنه ی تغییرات عدد ریچاردسون بین 0.1 تا 10 و دامنه ی تغییرات عدد رایلی بین 1000 تا 100000 مد نظر قرار گرفته است. دامنه ی تغییرات کسر حجمی نانوذرات بین 0 تا 0.05 می باشد. نتایج نشان می دهد با افزایش عدد رینولدز و غالب شدن جابجایی اجباری عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد. همچنین در کلیه حالات با افزایش فاصله بین قطعات داغ عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد و این افزایش به ویژه در رینولدزهای پایین یا زمانی که جابجایی طبیعی غالب است بیشتر می باشد. افزایش عرض قطعه داغ نیز به طور کلی تاثیر منفی روی افزایش عدد ناسلت خواهد داشت. همچنین بررسی نتایج نشان می دهد که ارتفاع قطعه داغ به ویژه در رینولدزهای پایین یا زمانی که جابجایی طبیعی غالب است تاثیر منفی روی نرخ انتقال حرارت خواهد داشت. اما در رینولدزهای بالا می تواند تاثیر مثبتی روی نرخ انتقال حرارت داشته باشد. بررسی خطوط جریان نشان می دهد که در جابجایی اجباری کسر حجمی نانوذرات تاثیر ناچیزی روی خطوط جریان دارد و همچنین در تمامی حالات با افزایش کسر حجمی نانوذرات؛ عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد.

در این پروژه به اندازه گیری تجربی رسانایی حرارتی و ویسکوزیته نانوسیال آب-اکسید منیزیم و ارائه مدل های حاکم بر آن ها و بررسی تجربی اثر آن بر انتقال حرارت و افت فشار در جریان مغشوش پرداخته شده است. بدین منظور از نانوذره با قطر 40 نانومتر و کسرهای حجمی بین 5/0% و 2% استفاده شده است. در ابتدا از ویسکومتر بروکفیلد (brookfield type) برای اندازه گیری ویسکوزیته و از دستگاه kd2 برای اندازه گیری ضریب هدایت حرارتی در کسرهای حجمی مختلف استفاده شدند و سپس مدل هایی برای هر کدام از آن ها ارائه شدند. همچنین مقایسه ای بین مدل های ارائه شده با مدل های موجود انجام شده است. برای بررسی تغییرات ضریب انتقال حرارت جابه جایی، عدد ناسلت متوسط، ضریب اصطکاک، افت فشار نانوسیال و ضریب عملکرد حرارتی از یک مبدل دو لوله ای هم مرکز که دو جریان با جهت مخالف در آن ایجاد می شود استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی نانوذرات و عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت جابه جایی، عدد ناسلت متوسط و افت فشار افزایش می یابند و این افزایش در رینولدزهای بالاتر، بیشتر می باشد. نسبت عدد ناسلت متوسط نانوسیال به عدد ناسلت سیال پایه و همچنین نسبت افت فشار نانوسیال به افت فشار سیال پایه با افزایش کسر حجمی افزایش می یابند. در بعضی از کسرهای حجمی نانوسیال با اضافه کردن نانوذرات و بالابردن کسر حجمی و همچنین در بعضی از اعداد رینولدز ضریب اصطکاک، نسبت ضریب اصطکاک در کسرهای حجمی مختلف نانوسیال به ضریب اصطکاک در جریان سیال پایه و ضریب عملکرد حرارتی کاهش یافته اند اما در کسرهای حجمی دیگر روند افزایشی دارند. در هر کسر حجمی با افزایش عدد رینولدز ضریب اصطکاک کاهش یافته اما نسبت عدد ناسلت متوسط نانوسیال به عدد ناسلت سیال پایه، نسبت ضریب اصطکاک در کسرهای حجمی مختلف نانوسیال به ضریب اصطکاک در جریان سیال پایه و ضریب عملکرد حرارتی، هم روند افزایشی و هم روند کاهشی دارند.

در این تحقیق اثرمدل های مختلف هدایت حرارتی و ویسکوزیته با در نظرگرفتن اثر حرکت براونی نانوذرات بر میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیالات، بررسی شده است. این مطالعه در یک محفظه مربعی با نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در سه حالت جابه جایی طبیعی، ترکیبی و اجباری با تغییر عواملی مثل کسرحجمی نانوذرات، اعداد رایلی، ریچاردسون و رینولدز به صورت عددی انجام شده است. به این منظور برنامه کامپیوتری موجود، برای مدل های مختلف آماده شده و مطالعات لازم انجام شده است. معادلات حاکم با شرایط مرزی معین با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. همچنین با توجه به نتایج عددی به دست آمده، خطوط جریان، خطوط دما ثابت، عدد ناسلت و قدرت جریان برای شرایط مختلف با و بدون در نظر گرفتن حرکت براونی، بررسی شده است. نتایج نشان دادند که برای تمامی مدل های مورد بررسی، در هر سه حالت جریان طبیعی، ترکیبی و اجباری خطوط جریان و دما ثابت رفتار یکسانی دارند و تفاوت محسوسی میان آن ها وجود ندارد. در همه مدل های مورد بررسی و در همه ی حالت ها (جریان طبیعی، ترکیبی و اجباری) عدد ناسلت متوسط وقتی که اثر حرکت براونی در نظر گرفته شود، بیش از حالتی است که اثر این حرکت در نظر گرفته نمی شود.در همه حالت های بررسی شده، مدل های کو–کلینسترور و لی–کلینسترور مقادیر تقریبا یکسانی برای بیشینه تابع جریان و عدد ناسلت متوسط نشان می دهند. این مطلب در مورد مدل های وجها–داس و شیائو–همکاران نیز برقرار است.

در این پایان نامه انتقال حرارت جابه جایی اجباری در یک میکروکانال با موانع عرضی برای پنج حالت تعداد مانع به صورت عددی بررسی شد. دیواره و تمام موانع میکروکانال دارای دمای th برابر320 کلوین می باشند. سیال سرد ورودی بادمای tc برابر300 کلوین بصورت جریان درحال توسعه آرام وارد میکروکانال می شود. از طرفی برای مقایسه در داخل میکروکانال سه حالت سیال عامل، بصورت سیال آب، نانوسیال آب-اکسیدمس باخواص ثابت و نانوسیال آب-اکسیدمس باخواص متغیر که همگی نیوتنی و تراکم ناپذیر می باشد، درنظر گرفته شده و چگالی از تقریب بوزینسک در نیروهای شناوری تعیین شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود منفصل و با استفاده از الگوریتم سیمپلر حل شده اند. اثر تغییر تعداد موانع، کسرحجمی نانوذرات جامد، عددرینولدز و عددنادسن، بر جریان و انتقال حرارت درون میکروکانال بررسی شدند. براساس نتایج عددی بدست آمده موارد زیر قابل ذکر است: استفاده از نانوسیال نسبت به سیال پایه سبب افزایش ضریب انتقال حرارت می شود و این افزایش در نانوسیال آب-اکسیدمس باخواص متغیر بیشتر مشاهده می شود. درتمام حالت-ها، افزایش کسرحجمی نانوذرات جامد، انتقال حرارت را بصورت خیلی آرام افزایش می دهد. در تمام حالت ها، افزایش عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت را با شیب تند افزایش می دهد. کاهش عددنادسن، تأثیر چندانی روی ضریب انتقال حرارت نداشته است. قابل ذکر است که درتمام موارد بیان شده فوق، افزایش تعدادمانع سبب کاهش انتقال حرارت شده است. پس از بررسی نتایج، می توان بیان کرد که در کارحاضر تغییر نوع سیال عامل، عددنادسن و کسرحجمی نانوذرات جامد، نسبت به تغییر عددرینولدز و تعداد موانع عرضی در میکروکانال تأثیر کمتری روی نرخ انتقال حرارت میکروکانال ایجاد نموده اند.

در این تحقیق میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی طبیعی، ترکیبی و اجباری نانوسیال آب ـ اکسید آلومینیوم درون محفظه ای مربع شکل با فرض توزیع غیریکنواخت قطر نانوذرات معلق در نانوسیال به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در هر سه جریان، دیواره های بالا و پایین محفظه عایق بوده و دیواره سمت چپ در دمای ثابت گرم قرار دارد. در جریان های طبیعی و ترکیبی دیواره سمت راست در دمای ثابت سرد و در جریان اجباری در دمای ثابت گرم قرار دارد. معادلات ناویراستوکس و انرژی حاکم بر جریان با شرط عدم لغزش در نانوسیال و با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر حل شده اند. ضریب هدایت حرارتی نانوسیال براساس فرض توزیع غیریکنواخت قطر نانوذرات (توزیعی موسوم به توزیع فرکتالی)، مدل شده است. نتایج برای پارامترهای مختلف نسبت کمینه به بیشینه قطر نانوذرات (007/0-001/0)، قطرهای متوسط نانوذرات (5 و 47 نانومتر) و کسرهای حجمی (05/0-0) بیان شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت کمینه به بیشینه قطر نانوذرات در یک قطر متوسط ثابت، ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال افزایش می یابد، در حالیکه افزایش قطر متوسط نانوذرات از 5 به 47 نانومتر باعث کاهش ضریب هدایت حرارتی می شود. بررسی نمودارهای ناسلت متوسط روی دیواره گرم نشان می دهد که با افزایش نسبت کمینه به بیشینه قطر نانوذرات، ناسلت متوسط و در نتیجه نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین بررسی ها نشان می دهد که تأثیر توزیع غیریکنواخت قطر نانوذرات بر مولفه های جریان از جمله سرعت، در جریان جابه جایی طبیعی مشهودتر از جریان های جابه جایی ترکیبی و اجباری می باشد.

در تحقیق حاضر پدیده جدایش دما، تغییرات فشارودماوسرعت جریان در یک ورتکس تیوب جریان مخالف با روشهای دینامیک سیالات محاسباتی بر اساس دادههای تجربی موجود مدل سازی شده است.یک مدل سه بعدی توسط نرم افزارفلوئنت، که مدل سازی براساس یک مدل آشفته مناسب انجام شده است. قابل ذکر است که این مدل سازی در شرایط کاری یکسان تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی دارد، که مطالعه دنیامیک سیالاتی مسئله را به سمت بهینه سازی ورتکس تیوب سوق میدهد. نتایج این تحقیق بار دیگر نشان داد که در میدانهای جریان پیچیده با هندسه های نامنظم تکنیک دنیامیک سیالات محاسباتی ابزار مفیدی برای صرفه جویی در وقت و هزینه میباشد. درضمن پارمتر شکل هندسی زاویه شیرکنترل به شدت بر عملکرد دستگاه ورتکس تیوپب موثر میباشد، که برای کسب مینیمم دمای سرد از شیر کنترل مخروطی در ابتدای ورتکس تیوب و زاویهای 60درجه استفاده میکنیم.برای بدست آوردن دمای گرم، شیر کنترل مخروطی را به اندازه 1سانتی متر به داخل ورتکس انتقال داده، و زاویه ای 30درجه میباشد. نتیجه جالب دیگری که در تحقیق حاضر بدست آمده، این است که اگر شیر کنترل مخروطی را بیشتر از 2سانتی متر به داخل لوله انتقال دهیم، زاویه شیر کنترل مخروطی دیگر تأثیری بر میزان تغییردماها نخواهد داشت. نتیجه مهم دیگر این است که نسبت جرمی جریان سرد کلیدیترین پارامتر در کنترل دمای جریانهای خروجی سرد و گرم میباشد که برای مقاصد سرمایشی از نسبت های جرمی سرد حدود 0/3باعث جدایش بالاتری در خروجی سرد و برای مقاصد گرمایشی توصیه میشود از نسبت جرمی سرد حدود0/8استفاده شود.

چکیده در این تحقیق اثر حرکت براونی نانوذرات اکسید روی بر میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال آب–اتیلن گلیکول-اکسید روی، بررسی شده است. اثر تغییر کمیت هایی مثل کسر حجمی نانوذرات، اعداد رایلی و قطر نانوذرات به صورت عددی بررسی شده است. معادلات حاکم با شرایط مرزی معین با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. همچنین با توجه به نتایج عددی به دست آمده، خطوط جریان، خطوط دما ثابت، عدد ناسلت و قدرت جریان برای شرایط مختلف با و بدون در نظر گرفتن حرکت براونی، ارایه شده است. نتایج نشان دادند که با و بدون در نظر گرفتن اثر حرکت براونی خطوط جریان و هم دما تفاوت محسوسی با یکدیگر ندارد. در همه ی حالت های بررسی شده،عدد ناسلت متوسط وقتی که اثر حرکت براونی در نظر گرفته شود، بیش از حالتی است که اثر این حرکت در نظر گرفته نمی شود. در همه ی اعداد رایلی بررسی شده،با افزایش کسر حجمی نانوذرات عدد ناسلت متوسط با و بدون در نظر گرفتن اثر حرکت براونی زیاد می شود. همچنین با افزایش قطر نانوذرات عدد ناسلت متوسط کاهش می یابد.

در پروژه حاضر، اثر استفاده از نوارهای تابیده بر میزان انتقال حرارت و افت فشار در مبدل دو لوله ای به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، هندسه سه بعدی مبدل حرارتی در دو حالت بدون نوار تابیده و با نوار تابیده مدل سازی شد. برای بررسی جزئیات اثر نوارها از دو نوع نوار تابیده با نسبت پیچش 3 و 5 استفاده شد. ابتدا در نرم افزار طراحی گمبیت مدل سازی انجام شد و شبکه بندی ایجاد شده برای حل به نرم افزار فلوئنت فرستاده شد. برای معتبر سازی نتایج بدست آمده، از نتایج تجربی ثبت شده از مبدل حرارتی موجود در واحد پالایشگاه نفت تهران استفاده شد. برای مدل سازی تلاطم از روش نسخه تحقق پذیر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد، بر مبنای دبی جرمی ورودی ثابت، میزان رشد انتقال حرارت با نوارهای تابیده نسبت به حالت لوله خالی در عدد رینولدز 5000 نزدیک به 36 درصد می باشد. از نقطه نظر افت فشار هم بررسی های عددی آشکار کرد، میزان افت فشار لوله های دارای نوار تابیده نسبت به لوله خالی، در عدد رینولدز 5000 با نسبت پیچش 3 به میزان 47 درصد و برای نسبت پیچش 5، به میزان30 درصد ایجاد می کند. علاوه بر موارد ذکر شده انتقال حرارت انجام شده بر مبنای تغییر آنتالپی در فرآیند چگالش روی سطح خارجی لوله میانی بوده که شرایط انجام و تحلیل عددی چگالش با استفاده از کدنویسی برای نرم افزار فلوئنت انجام شده است. تحلیل و بررسی انجام شده به دلیل تراکم شبکه بندی با y+ کمتر از یک صورت گرفته است. علاوه بر این بر مبنای معیار عملکرد مبدل های حرارتی مشخص شد، برای نسبت پیچش 3، در عدد رینولدز 5000 تا 19 درصد افزایش بازدهی نسبت به لوله خالی ایجاد می شود، همچنین افزایش عدد رینولدز هم در افزایش بازدهی نوارهای تابیده موثر بوده است.

در این تحقیق اثر وجود پله (bfs و ffs) بر جریان و انتقال حرارت در جابه جایی اجباری نانوسیال آب- مس در کانال مورد مطالعه قرار گرفته است.نتایج نشان دادند تغییرات سرعت بی بعد در وضعیت bfs برعکس حالت ffs بوده و در حالت ffs نسبت به حالت bfs شدت تغییرات در سرعت کمتر است. در همه ی اعداد رینولدز بررسی شده در حالت bfs در پشت پله گردابه هایی به وجود می آید. این گردابه ها با افزایش عدد رینولدز باریک تر و کشیده تر می شوند. برای هر دو حالت bfs و ffs، در همه ی عرض های بررسی شده، با افزایش طول پله، عدد ناسلت متوسط روی پله کاهش می یابد در حالی که عدد ناسلت متوسط کل روی دیواره های گرم افزایش می یابد.

در این پایان نامه پس از معرفی نانوسیال و خواص آن، به بررسی روابط مربوط به نانوسیال پرداخته شده وسپس اثر نسبت منظری بر میدان جریان، انتقال حرارت و تولید انتروپی نانوسیال در محفظه t شکل مورد مطالعه قرار می-گیرد. هدف آن است که اثر نسبت منظری بر میدان جریان، انتقال حرارت و تولید انتروپی با استفاده از روش عددی (برنامه ی کامپیوتری به زبان فرترن)، مورد بررسی قرار گیرد. در پایان مقادیر تابع جریان و عدد ناسلت متوسط و تولید انتروپی در نسبت های منظری، کسرهای حجمی مختلف نانوذرات و اعداد رایلی گوناگون مقایسه می شود.

در این مطالعه اثر دو مدل خواص ثابت و خواص متغیر پیش بینی کننده ی لزجت و ضریب هدایت حرارتی، بر میدان جریان، انتقال حرارت و تولید انتروپی در جابه جایی ترکیبی نانوسیال آب–اکسیدمس در محفظه ی مثلثی، بررسی شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر حل شده اند.برای دو مدل خواص ثابت و خواص متغیر، تفاوت محسوسی بین خطوط جریان، هم دما و انتروپی کل مشاهده نمی شود. علت این شباهت، کم بودن تغییرات دمایی در هندسه و شرایط مرزی مورد بررسی می باشد.

در مطالعه حاضر، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی نانوسیال آب-اتیلن گلیکول-اکسید آلومینیوم در یک محفظه مربعی با درپوش متحرک به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر تغییرات درصد حجمی اتیلن گلیکول در ترکیب سیال پایه و همچنین تاثیر تغییرات کسر حجمی نانوذرات بر روی ویژگی های انتقال حرارت نانوسیال مورد توجه می باشد. دیواره بالای محفظه متحرک بوده و هر دو دیواره بالایی و پائینی عایق حرارتی می باشد. در حالی که دیواره سمت چپ در دمای بالا th، و دیواره سمت راست در دمای پائین tc ، می باشد.نتایج برای نانوسیال با سه ترکیب مختلف سیال پایه 20:80 ، 40:60 و 60:40 آّب/اتیلن گلیکول برای عدد ریچاردسون 1000-01/0 و کسر حجمی نانوذرات 015/0-0 در عدد گراشف ثابت 104 بدست آمده است. برای مدل کردن ویسکوزیته و ضریب هدایت حراتی،از مدل ارائه شده توسط ساندر و همکاران]21[ استفاده شده است. معادلات انتقال به روش حجم محدود با استفاده از الگوریتم سیمپلر به صورت عددی حل شده است. نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت متوسط و قدرت جریان متاثر از درصد حجمی اتیلن گلیکول در سیال پایه و همچنین کسر حجمی نانوذرات می باشد. برای تمامی اعداد ریچاردسون مشاهده می شود که با افزایش درصد اتیلن گلیکول در سیال پایه، عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد. میزان درصد افزایش عدد ناسلت متوسط، برای اعداد ریچاردسون پائین نسبت به اعداد ریچاردسون بالا، بیشتر است. همچنین با افزایش کسر حجمی نانوذرات ، میزان درصد افزایش در عدد ناسلت متوسط کاهش یافته به طوری که با افزایش درصد حجمی اتیلن گلیکول در سیال پایه از 20 درصد به 60 درصد، برای کسر حجمی 015/0 و عدد ریچاردسون 1/0 و 1000، عدد ناسلت متوسط به ترتیب به میزان 49/52 و 81/18 درصد افزایش پیدا می کند. افزایش درصد اتیلن گلیکول در سیال پایه برای تمامی اعداد ریچاردسون موجب کاهش قدرت جریان می شود. برای اعداد ریچاردسون پائین 01/0 ، 1/0 و 1، افزایش کسر حجمی نانوذرات موجب افزایش عدد ناسلت متوسط و کاهش قدرت جریان و برای اعداد ریچاردسون بالا 10 ، 100 و 1000 ، موجب کاهش عدد ناسلت متوسط و افزایش قدرت جریان برای نانوسیال با هر سه ترکیب مختلف سیال پایه می شود. نتایج نشان دهنده این است که عدد ناسلت متوسط متاثر از تغییرات ویسکوزیته ، چگالی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیال می باشد.

در این تحقیق مقایسه ای بین اثر دو نوع نانوذره نانولوله کربنی (دوجداره و چند جداره) بر میدان جریان و انتقال حرارت نانوسیالات با پایه آبی، بررسی شده است. این مطالعه در یک محفظه مربعی با نانوسیال آب در حالت جابه جایی ترکیبی با تغییر عواملی مثل کسر حجمی نانوذرات و عدد ریچاردسون به صورت عددی انجام شده است. به این منظور برنامه کامپیوتری موجود، برای مدل های مختلف آماده شده و مطالعات لازم انجام شده است. معادلات حاکم با شرایط مرزی معین با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. همچنین با توجه به نتایج عددی به دست آمده، خطوط جریان، خطوط دما ثابت، عدد ناسلت و قدرت جریان برای شرایط مختلف برای انواع نانوذره نانولوله های کربنی بررسی شده است.

هدف از انجام این پایان نامه مطالعه رژیم های حاکم بر جریان سیال درون محیط متخلخل برای سرعت های به اندازه کافی بالا (البته جریان آرام) می باشد. مسئله اخیر به کمک روش های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است، ولی تحلیل های حاصل به طور قابل ملاحظه ای متفاوت بوده و در بعضی موارد ناقض یکدیگر می باشند. یکی از دلایل اختلاف احتمالاً در اخذ برخی فرضیات متفاوت و غیردقیق در حل مسئله بوده است. به همین دلیل توصیه شده از روش های تئوری با کمترین فرضیات ساده کننده برای تحلیل جریان استفاده شود. در این پایان نامه از نتایج حاصل از بسط معادله دارسی به معادله فرشیمر که توسط ویتاکر و به کمک روش تئوری متوسط حجمی انجام شده است، استفاده شده و به مطالعه رفتار جریان سیال در مدل های دوبعدی و سه بعدی پرداخته شده است. آزمایش های صورت گرفته به کمک شبیه سازی عددی جریان نشان می دهد که در همه موارد رژیم های اینرسی ضعیف و قوی قابل مشاهده است، علاوه بر آن ناحیه انتقالی بین دو رژیم نیز موجود می باشد. در تمام حالات مورد مطالعه دامنه رژیم اینرسی ضعیف نسبتاً کوچک است و این امر در حالت شبیه سازی سه بعدی تشدید می گردد. این مطلب می تواند دلیلی بر ندیده شدن رژیم اینرسی ضعیف در مطالعات آزمایشگاهی روی رژیم های حاکم بر جریان اینرسی سیال در محیط متخلخل باشد. دامنه رژیم اینرسی قوی در حالت سه بعدی به اندازه ای است که می توان رژیم حاکم بر جریان را پس از خروج از رژیم دارسی، همان رژیم اینرسی قوی دانست که از دو قرن گذشته همواره مورد تأکید بوده است. برای داشتن نتایج دقیق تر و تحلیلی تر، مطالعات بیشتری روی جریان دوبعدی و سه بعدی لازم است.