تحليل عوامل موثر بر نحوه پخش ذرات و انتقال حرارت جابجايي مختلط آشفته نانوسيال

دكتري تخصصي

در رساله حاضر، جريان و انتقال حرارت جابجايي مختلط آشفته ي نانوسيال هاي مختلف در يك كانال بررسي شده است. به جريان نانوسيال هم از منظر يك سيال تك فاز با در نظر گرفتن خواص ترموفيزيكي متغير و هم از منظر يك سوسپانسيون دو فاز با تزريق نانو ذرات به جريان سيال توجه شده است. اگرچه روش تك فاز روند تغييرات ويژگي هاي جريان و انتقال حرارت سيال پايه را با افزودن نانو ذرات به خوبي پيش بيني مي كند، اما در عين حال دقت نتايج حاصل از اين روش در مقايسه با روش دو فاز كمتر است. نتايج حل دو فاز جريان نانوسيال مبين اين نكته است كه در ناحيه كاملاً توسعه يافته، ديفيوژن ناشي از ترموفورسيس بيشتر از ديفيوژن ناشي از حركت براوني نانو ذرات است و از اين رو تجمع نانو ذرات در نواحي مركزي كانال بيشتر است. اما در ناحيه ورودي توزيع يكنواخت تري از نانو ذرات مشاهده مي شود. همچنين، از رهيافت هاي مختلف جهت شبيه سازي جريان آشفته استفاده شده است. رهيافت هاي شبيه سازي مقياس تطبيقي و شبيه سازي گردابه هاي بزرگ دقت بيشتري در پيش بيني ميزان انتقال حرارت، افت فشار نانوسيال، آشكار سازي ساختارهاي منسجم جريان آشفته و همچنين،ميزان نوسانات سرعت و دما در مقايسه با روش معادلات متوسط گيري شده ناوير استوكس از خود نشان مي دهند. نوسانات سرعت و دماي نانوسيال با افزايش كسر حجمي نانو ذرات در همه جهات افزايش مي يابد. اما اين افزايش در جهت جريان بيشتر از ساير جهات است. همچنين،اين اثر در نزديكي ديواره كه محل توليد آشفتگي جريان است بيشتر مي باشد. بنابراين،با استفاده از نانوسيال مقدار آشفتگي جريان افزايش مي يابد كه موجب بيشتر شدن انتقال حرارت در جريان آشفته نسبت به جريان آرام مي شود. همزمان با نوسانات سرعت و دما، افزايش كسر حجمي نانو ذرات موجب افزايش تنش هاي رينولدز و شار حرارت آشفته نيز مي شود كه انتقال انرژي بين لايه هاي نانوسيال را بهبود مي بخشد. در انتها نيز با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي محدوده وسيعي از جريان نانوسيال با در نظر گرفتن تاثيرات عدد رينولدز، كسر حجمي و قطر نانو ذرات بر عدد ناسلت، فاكتور اصطكاك و توليد انتروپي بررسي مي¬شود تا محدوده بهينه اي براي كاربرد نانوسيال مشخص گردد.

190904

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر فرزاد بازديدي طهراني