شبیه سازی عددی جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه مربعی با یک صفحه گرم درونی به روش بدون شبکه محلی پترف-گلرکین

در تحقیق روش بدون شبکه‎ی محلی پترف-گلرکین برای حل معدلات ناویر-استوکس بر مبنای متغیرهای اولیه توسعه یافته و در ادامه از این روش برای بررسی مسئله‎ی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک محفظه‎ی مربعی با دیواره‎های افقی عایق، دیواره‎های جانبی سرد و یک صفحه‎ی نازک گرم درونی استفاده شده است. بدین منظور در ابتدا یک الگوریتم تکرار کاملاً ضمنی برای کوپل میدان‎های سرعت و فشار در شکل ضعیف معادلات ناویر-استوکس ارائه شده و بر اساس آن یک کد کامپیوتری تدوین شده‎است. پس از اعتبار سنجی کد مذکور به وسیله‎ی حل مسائل نمونه، مسئله‎ی اصلی مورد نظر در تحقیق حاضر مورد بررسی قرار گرفته و اثر پارامترهایی همچون عدد رایلی، کسر حجمی نانوذرات، طول، زاویه‎ی قرارگیری، مکان طولی و ارتفاع قرارگیری صفحه‎ی گرم و انواع مختلف نانوسیال بر الگوی جریان و دما و میزان انتقال حرارت درون محفظه مطالعه شده‎است. نتایج نشان می‎دهند که در تمامی حالات در نظر گرفته شده و در تمامی محدوده‎ی عدد رایلی مورد بررسی، افزایش کسر حجمی نانوذرات منجر به بهبود نرخ انتقال حرارت می‎شود. همچنین مشخص شده‎است هنگامی که موقعیت صفحه‎ی گرم از حالت افقی به عمودی تغییر می‎کند، میزان انتقال حرارت در هر عدد رایلی افزایش می‎یابد. بعلاوه هنگامی که صفحه به صورت عمودی قرار می‎گیرد، در اعداد رایلی بالا حرکت صفحه از میانه‎ی محفظه به سمت دیواره‎های جانبی منجر به کاهش انتقال حرارت می‎شود. این نتیجه برای صفحه‎ی افقی نیز صادق است. در اعداد رایلی بالا برای هر دو حالت صفحه‎ی افقی و عمودی، حرکت صفحه‏ی گرم از نیمه‎ی پایینی محفظه به سمت نیمه‎ی بالایی آن منجر به کاهش انتقال حرارت می‎شود. بررسی نانوسیال‎های مختلف نشان می‎دهد که بکارگیری نانوذرات با ضریب هدایت حرارتی بالاتر منجر به افزایش بیشتر انتقال حرارت می‎شود.