مدل سازی و بیشینه سازی انتقال حرارت جابه جایی طبیعی در محفظه بسته پرشده با نانوسیال
Abstract
در پژوهش حاضر، یک محفظه بسته چهارضلعی با هدف بیشینه سازی میزان انتقال حرارت جابه جایی طبیعی سیال خالص و نانوسیال های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر مبنای سیال پایه به شکل بی بعد خود منتقل و با استفاده از روش المان محدود حل شدند. با بهره گیری از نتیجه های آزمایشگاهی موجود در پیشینه پژوهش و به منظور بررسی جامع رفتار حرارتی نانوسیال ها، دو عامل بی بعد جدید، یعنی عامل رسانش حرارتی (nc) و عامل لزجت دینامیک (nv) تعریف شده اند. عامل های یاد شده به جنس نانوذرات و سیال پایه، اندازه و شکل نانوذرات و دمای کارکرد نانوسیال بستگی دارند. استفاده از نانوذرات درون سیال پایه، باعث افزایش رسانایی حرارتی سیال عامل شده که در نتیجه آن امکان افزایش انتقال حرارت فراهم می شود. از طرفی بهینه سازی محفظه بسته نیز به تقویت هرچه بیشتر انتقال حرارت کمک شایانی می کند. به منظور بهینه سازی هندسی، دو عامل نسبت متناظر (نسبت ارتفاع به طول محفظه) و زاویه انحراف به عنوان متغیرهای بهینه سازی در نظر گرفته شده اند. بررسی ها برای اعداد رایلی گوناگون و کسرهای حجمی متفاوتی از نانوذرات به انجام رسیده است. نتیجه ها نشان می دهند که با افزایش عدد رایلی، از یک طرف محفظه بهینه باریک تر (افزایش نسبت متناظر) خواهد شد و از طرف دیگر زاویه انحراف محفظه نیز کاهش می یابد.