بررسي عددي جريان نانوسيال و انتقال حرارت در ميكرولوله U شكل دوار با ديواره موج‌دار سينوسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق، جريان نانوسيال و انتقال حرارت در يك ميكرولوله U شكل چرخان با ديواره موج‌دار سينوسي بصورت عددي براي اعداد رينولدز 100-500 و سرعت‌هاي چرخشي 0-300 راديان بر ثانيه بررسي شده است، تا تأثير آن‌ها بر افت فشار، انتقال حرارت و ضريب عملكرد حرارتي بررسي شود. جريان سيال و انتقال حرارت با فرض جريان پايا، سه بعدي با خواص ثابت با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent با شرط مرزي حرارتي دماي يكنواخت ثابت روي ديواره لوله اعمال شبيه سازي شد. در قسمت اول، جريان آب خالص با عدد پرانتل 3.85 به عنوان سيال عامل استفاده شده است و با انتخاب پارامترهاي هندسي مجرا از جمله دامنه و طول موج مجراي موج‌دار و شعاع انحناي خم، مجراي برتر براي بهترين عملكرد را در بهبود انتقال حرارت معرفي شد. در قسمت دوم، نانوسيال آب_Al2O3 در مجرا با مدل تك‌فاز و دوفاز براي كسر حجمي 0.5 و 5 درصد بررسي شد. نتايج حاصل نشان داد كه با افزايش عدد رينولدز و دامنه و كاهش شعاع انحناي خم و طول موج مجرا، افت فشار و انتقال حرارت افزايش مي يابد. نتايج همچنين نشان دتد كه ميزان انتقال حرارت مجراي موج‌دار بيشتر از مجراي بدون موج است. بعنوان نمونه، نتايج نشان داد كه در مجراي موج‌دار با افزايش عدد رينولدز از 100 به 500 و سرعت چرخش 0 تا 300 راديان بر ثانيه، انتقال حرارت و ضريب عملكرد حرارتي را به ترتيب 35% و20% نسبت به مجراي بدون موج افزايش مي‌يابد. همچنين اثربخشي نانوسيال به هندسه ميكرولوله و خواص نانوسيال بستگي دارد، بنابراين در ميكرولوله حاضر، با افزايش عدد رينولدز، كارايي نانوسيال كاهش مي‌يابد. استفاده از نانوسيال با عدد رينولدز پايين، انتقال حرارت را حداكثر تا 7 درصد افزايش مي يابد. بنابراين استفاده از نانوسيال در اعداد رينولدز پايين توصيه ميشود. همچنين مقايسه نتايج نشان داد كه حداكثر افزايش انتقال حرارت به ترتيب 6.7%، 3% و 2% براي مدل‌هاي اويلرين-لاگرانژي و اويلرين-اويلرين و تك‌فاز نسبت به سيال پايه براي سرعت چرخش 300 راديان بر ثانيه و عدد رينولدز 500 در كسر حجمي 1% مي باشد.

220286

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان