مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی جابجائی طبیعی نانوسیال‌ در محفظه‌ مربعی با منبع حرارتی مرکزی و ارائه روابطی برای محاسبه عدد ناسلت

نویسندگان
1 معاون آموزشی و تحصیلات تکمیلی/دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه کاشان
2 دانشگاه کاشان
چکیده
چکیده- هدف از مطالعه حاضر، بررسی عددی جابجائی طبیعی نانوسیال های مختلف داخل یک محفظه مربعی با منبع حرارتی مرکزی در نسبت های منظری مختلف و بدست آوردن روابطی برای عدد ناسلت بر حسب عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات می باشد. منبع حرارتی در دمای Th و دیواره محفظه در دمای Tc می باشد. نانوسیال ها بر پایه آب با نانوذرات مس، اکسید مس، نقره، اکسید آلومینیم و یا اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شده اند. برای تحلیل جابجایی طبیعی از یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن بر اساس روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر استفاده شده است. مطالعه برای نسبت منظری2/0 تا 8/0، عدد رایلی 1e3 تا 1e6 و کسر حجمی نانوذرات تا حداکثر کسر حجمی 05/0 انجام شده است. نتایج عددی نشان می دهد که عدد ناسلت با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش نسبت منظری زیاد می شود. با افزایش عدد رایلی در فضای بالایی بین منبع و دیواره محفظه گردابه هایی از نوع رایلی-بنارد ایجاد می شود. براساس نتایج عددی حاصله، روابط همبسته با دقت بسیار خوبی برای ارزیابی عدد ناسلت ارائه شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical study of natural convection in a square enclosure with a central heat source filled with nanofluid and presenting correlations for Nusselt number

نویسندگان English

Hamidreza Ehteram 2
Alireza Aghaei 2
2 University of Kashan
چکیده English

Abstract- The present study aims to investigate numerically the natural convection of various nanofluids inside a square enclosure with a central heat source at different aspect ratio. Also, some correlations are presented in order to calculate the Nusselt number in terms of Rayleigh number and volume fraction of nanoparticles. The heat source and cavity walls are kept at constant temperatures of Th and Tc, respectively. The nanofluids are considered to be water as the base fluid and different nanoparticles such as Cu, CuO, Ag, Al2O3, or Tio2. To discretize the governing equations, the control volume method and SIMPELER algorithm have been employed. The study has been carried out for aspect ratios from 0.2 to 0.8, Rayleigh numbers from 1e3 to 1e6 and the volume fractions of nanoparticles ranging in 0-0.05. The results indicated that the Nusselt number increases with increasing the volume fraction of nanoparticles as well as the aspect ratio. Furthermore, by increasing the Rayleigh number, some eddies, of kind of Rayleigh-Benard, are developed in the space between the heat source and the upper wall of the enclosure. Based on the obtained results, several correlations with high accuracy have been present in order to evaluate the Nusselt number.

کلیدواژه‌ها English

numerical study
Nanofluid
Natural Convection
Enclosure
Average Nusselt number