مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی و بهینه سازی انتقال حرارت جابجایی ترکیبی و تولید آنتروپی در محفظه مربعی با درپوش متحرک

نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی مشهد
2 استادیار-دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
روش تاگوچی از سال 1980 به عنوان یک روش موثر به منظور بهینه سازی فرآیند طراحی نمونه‌های مهندسی به کار می‌رود. در این مقاله با استفاده از روش تاگوچی شرایط بهینه در انتقال حرارت و تولید آنتروپی جابجایی ترکیبی نانوسیال آب – مس در یک محفظه مربعی مورد بررسی عددی قرار گرفته است. بدین منظور از یک آرایه متعامد (43) 16 L جهت تحلیل تاگوچی استفاده شده است. همچنین معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده‌ و توسط الگوریتم سیمپل بطور همزمان حل شده‌اند. پارامترهای عدد ریچاردسون (1/0-100)، کسر حجمی نانوذرات مس (0- 10%) و طول موج سطح موجدار (0- 1) به عنوان سه فاکتور موثر مورد نظر جهت تحلیل در چهار سطح در نظر گرفته شده‌اند. این تحلیل برای عدد گراشهف ثابت 104 انجام شده است. نتایج نشان می‌دهند که عدد ناسلت متوسط با افزایش عدد ریچاردسون، کسر حجمی نانوذرات مس و طول موج سطح موجدار کاهش می‌یابد. با کمک تحلیل تاگوچی مشخص شد که دیواره تخت ( با طول موج سطح موجدار صفر) در عدد ریچاردسون 1/0 و کسر حجمی % 0 حالت بهینه طراحی برای انتقال حرارت می‌باشد. در حالیکه هندسه با %5 =Ф، 100=Ri و 25/0= λ حالت بهینه طراحی برای تولید آنتروپی می‌باشد. نهایتاً برای انتقال حرارت بیشینه و تولید آنتروپی کمینه هندسه با %0 =Ф، 1=Ri و 25/0= λ را می‌توان به عنوان هندسه بهینه انتخاب کرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Investigation and optimization Of Mixed Convection and Entropy Generation In Square Cavity With Lid-Driven

نویسندگان English

Kamel Milani 1
Mojtaba Mamourian 2
چکیده English

Taguchi method since 1980 is used as an effective way to optimize the design process engineering tests. In this paper by using of taguchi method optimal conditions of the mixed convection and entropy generation in a square cavity filled with Cu-water nanofluid is analyzed. For this purpose a L16 (43) orthogonal taguchi array is used. Discretization of the governing equations were achieved through a finite volume method and solved with SIMPLE algorithm. The effect of Richardson number (0.1-100 ), the volume fraction of copper nanoparticles (0-10%) and the wavelength of the wavy surface (0- 1) as an effective parameters for analyzing in four levels are considered. This analysis was performed for fixed Grashof number 104. The results show that the mean Nusselt number decreases by increase of the Richardson number, the volume fraction of nanoparticles and the wavelength of the wavy surface. It is found that the Flat plate (for wavy surface with the wavelength 0) and the volume fraction 0% in the Richardson number 0.1 is optimal design for heat transfer while the geometry with Ф=5%, Ri=100 and λ=0.25 is optimal design for entropy generation. Finally for maximum heat transfer and minimum entropy generation the geometry with Ф=0%, Ri =1 and λ=0.25 can be considered as an optimal design.

کلیدواژه‌ها English

Cu-water nanofluid
Mixed convection
Optimization
Taguchi
Lid-driven cavity