بررسی انتقال حرارت جابجا ئی آزاد در حفره ی مربعی حاوی نانو سیال دارای صفحه ی منحنی شکل دما ثابت
چکیده
انتقال حرارت جابجایی آزاد با توجه به کار بردهای گسترده در صنایع مختلف و مزیت های متعددی که بر سایر تکنیکهای انتقال حرارتی دارد ، همواره مورد توجه محققین بوده است. از مزیت های سیستم های مبتنی بر جابجایی آزاد میتوان به سادگی ، هزینه های پایین ، قابلیت اطمینان بالا و عدم نیاز به نگهداری اشاره نمود. پژوهشگران در سالهای اخیر ، برای افزایش نرخ انتقال حرارت از روش های گوناگونی بهره گرفته اند. یکی از این روشها تعلیق نانو ذرات جامد فلزی و یا غیر فلزی در سیال پایه می باشد که اولین بار توسط چوی ارائه گردید پس از او نیز مطالعات متعدد تجربی و عددی در زمینه ی استفاده از نانو سیال ها در هندسه های متفاوت مانند لوله ها،حفره ها و ... انجام گرفته است. در این تحقیق انتقال حرارت جابجاییآزاد در حفره ی مربعی حاوی نانوسیال دارای صفحه ی دما ثابت منحنی شکل ، مورد بررسی قرار گرفته است. دیواره های افقی فوقانی وتحتانی حفره عایق بوده و دیواره های جانبی در دمای ثابت نگه داشته شده و دمای آنها از دمای صفحه منحنی شکل کمتر می باشد. با توجه به وجود هندسه ی متقارن میدان های دما و جریان الگوی متقارنی را نشان میدهند. نتایج حاصل ار حل عددی معادلات حاکم ، در محدوده ی متفاوتی از اعداد رایلی، طول، زاویه و موقعیت مکانی صفحه منحنی شکل، درصد حجمی نانو ذرات ، برای دو نانو ذره ی مس و اکسید آلومینیوم ودر غالب کانتورهای دما وجریان و نیز دیاگرامهای عدد ناسلت میانگین و موضعی ارائه شده است.عدد ناسلت میانگین با افرایش طول و زاویه صفحه ی منحنی شکل افزایش مییابد، این در حالی است که تغییر موقعیت مکانی صفحه منحنی شکل و انتقال آن به نیمه ی بالایی و یا پایینی حفره اثرات متفاوتی بر روی مقدار عدد ناسلت میانگین اعمال می کند. افزودن نانوذرات مس و اکسید آلومینیوم موجب افزایش نرخ انتقال حرارت نسبت به سیال پایه میشود اما این افزایش نرخ انتقال حرارت در اعداد رایلی پایین تر مشهودتر است.با افزایش درصد حجمی نانوذرات عدد ناسلت میانگین افرایش می یابد. مطابق انتظار بالاترین مقادیر عدد ناسلت مشاهده شده مربوط به نانو ذرات مس می باشد زیرا ضریب هدایت حرارتی نانوذرات مس از اکسید آلومینیوم بیشتر است. از سوی دیگر تفاوت موجود در عدد ناسلت مربوط به حفره ی حاوی نانو سیال آب ومس و حفره ی حاوی نانو سیال آب و اکسید آلومینیوم، در غلظت های بالای نانو ذرات، با وضوح بیشتری قابل مشاهده است.