بررسی اثر نوسانات ورودی بر انتقال حرارت و میدان جریان نانوسیال در کانال موجی شکل با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این پایان نامه تاثیر پروفیل سرعت نوسانی بر انتقال حرارت جابجایی اجباری و میدان جریان یک نانوسیال در کانالی موجی شکل به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر از روش شبکه بولتزمن برای مدلسازی میدان جریان و دما استفاده شده است که قوانین پرش به عقب برای دیواره های صاف و روش انطباق مرزها برای دیواره های منحنی شکل را بکار گرفته است. روش عددی بیان شده، دقتی مرتبه دو را برای میدان های جریان و دما به ارمغان می آورد. این پژوهش به مطالعه پارامتر های هندسی دیواره موجی شکل ، پارامترهای فیزیکی جریان نوسانی ورودی و همچنین تاثیر حضور نانوذرات مس و اکسید آلومینیوم بر سیال پایه آب در اعداد رینولدز 50 ، 100 و 150 می پردازد. تاثیر عدد استروهال، دامنه نوسانات پروفیل سرعت ورودی ، دامنه دیواره موجی شکل و نیز کسر حجمی نانوذرات از جمله پارامترهای مورد بررسی بر میدان جریان و انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال آب در یک کانال موجی شکل با پروفیل سرعت نوسانی در یک رژیم جریان آرام، غیر پایا و تراکم ناپذیر می باشد. نتایج شامل خطوط جریان و دما ، مقادیر ناسلت محلی آنی و متوسط زمانی بر روی دیواره ، مقادیر ناسلت متوسط مکانی آنی و متوسط زمانی، مقادیر درصد افت فشارآنی و متوسط زمانی در طول کانال برای یک پریود نوسانی جریان ورودی می باشد. نتایج بدست آمده از این پایان نامه نشان می دهد که اعمال پروفیل سرعت نوسانی در کانال های موجی شکل باعث بهبود چشمگیر نرخ انتقال حرارت در این نوع از کانال ها می شود. با توجه به کاربرد فراوان کانال های موجی شکل در مبدل های حرارتی، نتیجه حاصله می تواند ارزشمند باشد. نتایج بیان می دارند که افزایش عدد رینولدز سبب افزایش تاثیر جریان نوسانی بر میادین جریان و دما شده و نیز این افزایش سبب افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش افت فشار نسبی در کانال جریان می شود. افزایش دامنه نوسانات باعث افزایش مقدار ناسلت متوسط زمانی-مکانی برای تمام اعداد استروهال و رینولدزهای مورد بررسی می شود. این افزایش منجر به افزایش افت فشار نسبی در طول کانال برای اعداد استروهال کمتر از 25/0 و کاهش آن برای اعداد استروهال بزرگتر از 25/0 می شود. مطالعه تاثیر عدد استروهال در مسئله مورد بررسی نشان می دهد که روند تغییرات نرخ انتقال حرارت بر حسب عدد استروهال ابتدا صعودی بوده و پس از رسیدن به یک نقطه اکسترمم روند تغییرات نزولی می شود. مطالعه حاضر نشان می دهد که حضور نانوذرات در سیال پایه باعث بهبود مقدار عدد ناسلت شده که در این میان تاثیر حضور نانوذرات مس بیشتر از نانوذرات اکسید آلومینیوم است.