بررسي عددي بكارگيري سطوح نانوساختار بر روي انتقال حرارت جابجايي مخلوط آب و اتيلن گليكول به روش ديناميك مولكولي

كارشناسي ارشد

پديده انتقال گرما براي چندين زمينه مهندسي و صنعتي مورد نياز است، مانند نيروگاه‌ها، خنك¬كننده تراشه‌هاي الكترونيكي و موتورهاي احتراقي. بررسي اثرات نانوپوشش‌‌‌ها به علت ابعاد نانو يك پديده ميكروسكوپي مي باشد به همين علت محاسبه اين پوشش‌ها توسط نرم افزارها و كدهاي ديناميك سيالات محاسباتي امري غير ممكن مي¬باشد به همين علت بهترين روش استفاده از روش ديناميك مولكولي است. در سال‌هاي اخير سطوح با ابعاد ميكرو / نانو سازه‌ها به عنوان عامل مؤثر در افزايش بهره‌وري در انتقال حرارت شناخته شده است. يافته‌ها تفاوت ظرفيت انتقال حرارت ميان سطوح نانو ساختار يافته و سطوح معمولي را روشن مي‌كند. با توجه به بهره¬وري انتقال حرارت، موارد با سطوح نانوساختار، افزايش قابل توجهي از جريان گرما را با افزايش بيش از حد دما در ديواره در مقايسه با موارد سطوح ساده، نشان مي-دهد كه با نتايج آزمايشگاهي ماكروسكوپيك موجود قابل مقايسه است. بنابراين، مكانيزم انتقال حرارت همرفت نانو مقياس مي¬تواند توضيح اساسي بيشتري براي مشاهدات ماكروسكوپي ارائه دهد. يكي از خنك¬كننده‌هاي متداول در موتورهاي احتراق داخلي، مخلوط آب - اتيلن گليكول است. در اين پايان¬نامه، استفاده از پوشش نانوذرات جهت افزايش انتقال حرارت در بين سطح پايه و سيال خنك كن موتور انجام مي‌شود. در اين كار از شبيه¬سازي‌هاي ديناميك مولكولي كلاسيك براي بررسي خواص حرارتي بهره برده خواهد شد. نظر به كاربرد فراوان آلومينيوم و مس در قطعات موتور، جنس پايه سطح مورد استفاده آلومينيوم و مس خواهد بود. در اين پژوهش، استفاده از سيال آب و اتيلن گليكول بر روي سطح صاف و سطح با نانوسازه و بررسي نتايج آن در دماي اوليه سيال 300 كلوين و دماي اوليه سطح 400 كلوين و بررسي تغييرات دمايي سيال در طول زمان انجام شده است. استفاده از نانوساختارهاي مخروطي شكل در سطح پايه افزايش انتقال حرارت و افزايش دماي سيال را نشان مي¬دهد. با استفاده از ميدان نيرو OPLSAA سيال آب و اتيلن گليكول و با استفاده از ميدان نيروEAM سطوح مسي و آلومينيومي شبيه¬سازي را انجام داده و نتايج آن به صورت دما، انرژي جنبشي سيستم شبيه¬سازي، انرژي پتانسيل، انرژي كل و انرژي جنبشي سيال استخراج شد. در مقايسه نتايج دماي سيال در سطح صاف و سطح پايه به همراه نانوسازه‌هاي مخروطي، سيال در سطوح داراي نانوسازه دماي بالاتري نسبت به سطح صاف دارد. اين اختلاف دما درسطح صاف و سطح نانوسازه در هر گام زماني، به طور ميانگين در سطوح آلومينيومي 1/4 % و در سطوح مسي 4/2 % مي¬باشد.

196103

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر علي قاسميان مقدم

مهندسي مكانيك-سيستم محركه خودرو

دكتر محمد حسن شجاعي فرد