چکيده
در پژوهش حاضر جریان تک فازی نانوسیال و انتقال حرارت در یک کانال دوبعدی با انبساط ناگهانی با وجود تزریق جریان ثانویه تحت شار حرارتی ثابت (w/m2)1000 با استفاده از روش عددی، شبیه سازی شده است. هدف اصلی، افزایش انتقال حرارت با استفاده از نانوسیال و تزریق جریان ثانویه با زوایای مختلف در داخل کانال می¬باشد. محدوده اعداد رینولدز از 100 تا 900 می باشد. رژیم جریان آرام درنظر گرفته است، سیال عامل آب در نظر گرفته شده و نانو ذره اضافه شده به آب، مس با درصدکسرحجمیهای 2% و 4% می باشد. مهم ترین پارامترهای مورد بررسی، زاویه تزریق جریان ثانویه، عدد رینولدز جریان اصلی و جریان ثانویه تزریق شده و کسر حجمی نانو ذره در سیال پایه می¬باشد. نانو سیال به روش تک فاز (همگن) شبیه¬سازی شده است. جهت حصول اطمینان از درستی روند حل عددی جریان دوفازی، نتایج بدست آمده با نتایج معتبر دیگران مقایسه شده و مطابقت خوبی حاصل شده است. عدد ناسلت، ضریب اصطکاک، دمای میانگین و ضریب عملکرد حرارتی-سیالاتی، از مهم ترین پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش می¬باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد، با افزایش زاویه تزریق جریان ثانویه، عدد ناسلت افزایش پیدا می کند و با افزایش عدد رینولدز جریان ثانویه، عدد ناسلت افزایش و ضریب اصطکاک نیز به دلیل افزایش رینولدز موضعی، کاهش پیدا می¬کند. هم¬چنین نتایج نشان می دهد در شرایطی که عدد رینولدز جریان ثانویه تزریق شده نصف عدد رینولدز جریان اصلی بوده و زاویه تزریق آن 90 درجه می باشد، حداکثر ضریب کارایی حرارتی-سیالاتی حاصل شده است. مطابق نتایج بدست آمده، ضریب عملکرد حرارتی سیالاتی در شرایطی که از نانو سیال استفاده می¬شود، نسبت به آب خالص بیشتر می¬باشد.
فهرست مطالب
چکيده 1
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1- مقدمه2
1-1-1- روشهای غیرفعال 3
1-2- هدف از پژوهش حاضر 3
1-3- ساختارتحقیق 4
فصل دوم: مروی بر ادبیات موضوع
2-1 مطالعات پیشین 6
فصل سوم: معادلات حاکم
3-1- مقدمه 9
3-2 معادلات پایه جریان 10
3-2-1- معادلات پیوستگی 11
3-2-2- معادلات ممنتوم (معادلات ناویر استوکس) 12
3-2-3- معادله انرژی 12
فصل چهارم: نتایج
-1-4مقدمه 14
4-2- هندسه و شرایط مرزی 14
4-3- تولید شبکه 15
4-3-1- استقلال حل از شبکه 16
4-4- اعتبارسنجی دقت روند حل عددی 16
4-5- روابط حاکم برای محاسبه خواص نانوسیال 17
4-6- پارامترهای اندازهگیری شده 19
4-7- بررسی ویژگیهای جریان و انتقال حرارت در زاویه تزریق 50 درجه 19
4-7-1- عدد رینولدز ورودی 100 19
4-7-2- عدد رینولدز ورودی 300 22
4-7-3- عدد رینولدز ورودی 600 24
4-7-4- عدد رینولدز ورودی 900 27
4-8- ویژگیهای جریان و انتقال حرارت در زاویه تزریق 70 درجه 29
4-8-1- عدد رینولدز وردی ثابت برابر 100 29
4-8-2- عدد رینولدز وردی ثابت برابر 300 31
4-8-3- عدد رینولدز وردی ثابت برابر 600 33
4-8-4- عدد رینولدز ورودی ثابت برابر 900 35
4-9- ویژگیهای جریان و انتقال حرارت در زاویه تزریق 90 درجه 38
4-10- تاثیر زاویه تزریق جریان ثانویه بر ویژگیهای جریان و انتقال حرارت 40
4-11- ضریب عملکرد حرارتی-سیالاتی 42
4-12- تاثیر نانوسیال بر روند انتقال حرارت و افت فشار 44
4-13- فیزیک جریان 48
4-13-1- تاثیر عدد رینولدز جریان اصلی 48
4-13-2- تاثیر عدد رینولدز جریان ثانویه در جریان با عدد رینولدز 300 49
4-13-3- تاثیر زاویه تزریق در جریان 300-300 51
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1- جمع بندی و نتیجه گیری 53
5-2- پیشنهادها 54
منابع 60
فهرست جداول
جدول 4 1 شرایط مورد بررسی در پژوهش حاضر 15
جدول 4 2 خواص ترموفیزیکی آب ومس 18
جدول 4 3 خواص مخلوط آب و مس 18
فهرست شکلها
شکل 4 1شماتیک مسئله و شرایط مرزی اعمال شده 15
شکل 4 2 هندسه شبکه با نرم افزار انسیس 16
شکل 4 3 استقلال از شبکه- عدد رینولدز 900 16
شکل 4 4 اعتبارسنجی نتایج عددی حاضر با مرجع 17
شکل 4 5 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 50 درجه 21
شکل 4 6 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 50 درجه 22
شکل 4 7 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 50 درجه 22
شکل 4 8 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 50 درجه 23
شکل 4 9 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 50 درجه 24
شکل 4 10 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 50 درجه 24
شکل 4 11 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 50 درجه 26
شکل 4 12 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 50 درجه 26
شکل 4 13 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 50 درجه 27
شکل 4 14 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 900- زاویه تزریق 50 درجه 28
شکل 4 15 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 900- زاویه تزریق 50 درجه 28
شکل 4 16 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 900- زاویه تزریق 50 درجه 29
شکل 4 17 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 70 درجه 30
شکل 4 18 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 70 درجه 31
شکل 4 19 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 100- زاویه تزریق 50 درجه 31
شکل 4 20 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 70 درجه 32
شکل 4 21 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 70 درجه 33
شکل 4 22 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 70 درجه 33
شکل 4 23تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 70 درجه 34
شکل 4 24تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 70 درجه 35
شکل 4 25 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 300- زاویه تزریق 70 درجه 35
شکل 4 26 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر عدد ناسلت- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 70 درجه 36
شکل 4 27 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده ضریب اصطکاک- عدد رینولدز ورودی 600- زاویه تزریق 70 درجه 37
شکل 4 28 تاثیر عدد رینولدز جت تزریق شده بر دمای میانگین دیواره- عدد رینولدز ورودی 900- زاویه تزریق 70 درجه 37
شکل 4 29 تاثیر عدد رینولدز جریان تزریق شده بر عدد ناسلت– زاویه تزریق 90 درجه 38
شکل 4 30 تاثیر عدد رینولدز جریان تزریق شده بر ضریب اصطکاک– زاویه تزریق 90 درجه 39
شکل 4 31 تاثیر عدد رینولدز جریان تزریق شده بر دمای میانگین دیواره– زاویه تزریق 90 درجه 39
شکل 4 32 تاثیر زاویه تزریق بر عدد ناسلت در جریان با اعداد رینولدز مختلف ورودی 41
شکل 4 33 تاثیر زاویه تزریق بر عدد ناسلت در جریان با اعداد رینولدز مختلف ورودی 41
شکل 4 34 تاثیر زاویه تزریق بر دمای میانگین دیواره در جریان با اعداد رینولدز مختلف ورودی 42
شکل 4 35 ضریب عملکرد حرارتی و سیالاتی در زوایای مختلف تزریق جریان ثانویه 44
شکل 4 36 تاثیر کسر حجمی نانوذره در جریان با اعداد رینولدز مختلف بر عدد ناسلت 46
شکل 4 37 تاثیر کسر حجمی نانوذره در جریان با اعداد رینولدز مختلف بر دمای میانگین دیواره 46
شکل 4 38 تاثیر کسر حجمی نانوذره در جریان با اعداد رینولدز مختلف بر ضریب اصطکاک 47
شکل 4 39 ضریب عملکرد در کسر حجمی نانوذره در جریان با اعداد رینولدز مختلف 47
شکل 4 40 توزیع دما و مولفه افقی سرعت در جریان با عدد رینولدز 100- بدون تزریق جریان ثانویه 48
شکل 4 41 توزیع دما و مولفه افقی سرعت در جریان با عدد رینولدز 300- بدون تزریق جریان ثانویه 49
شکل 4 42 توزیع دما و مولفه افقی سرعت در جریان با عدد رینولدز 600- بدون تزریق جریان ثانویه 49
شکل 4 43 توزیع دما و مولفه افقی سرعت در جریان با عدد رینولدز 900- بدون تزریق جریان ثانویه 49
شکل 4 44 توزیع سرعت در جریان با عدد رینولدز 300-عدد رینولدز جریان تزریق شده 150 50
شکل 4 45 توزیع سرعت در جریان با عدد رینولدز 300-عدد رینولدز جریان تزریق شده 300 50
شکل 4 46 توزیع سرعت در جریان با عدد رینولدز 300-عدد رینولدز جریان تزریق شده 450 51
شکل 4 47 توزیع سرعت، خطوط جریان و توزیع دما در زاویه تزریق 50 درجه، رینولدز جریان اصلی و ثانویه300 51
شکل 4 48 توزیع سرعت، خطوط جریان و توزیع دما در زاویه تزریق 70 درجه، رینولدز جریان اصلی و ثانویه 300 52
شکل 4 49 توزیع سرعت، خطوط جریان و توزیع دما در زاویه تزریق 90 درجه، رینولدز جریان اصلی و ثانویه 300 52
برچسب ها:
نوار پیچخورده ضریب انتقال حرارت نانوسیال جریان مغشوش شبیه سازی عدد ناسلت افت فشار